Введение к работе
Актуальность темы
Действующий фонд нефтяных скважин России на 60% оснащён установками электроцентробежных насосов (УЭЦН), которые обеспечивают 90% добычи нефти в стране. Геофизические и гидродинамические исследования таких скважин ограничены, с одной стороны, сложностью доставки приборов под насос, с другой - значительными потерями в добыче нефти из-за длительных остановок скважин на исследования.
Актуальность данной проблемы оказалась настолько велика, что послужила толчком для развития в российской геофизике нового направления исследований - геофизический контроль в процессе добычи нефти (logging while production). В отличие от традиционных геофизических исследований в данной технологии датчики либо стационарно размещаются в скважине и непрерывно передают информацию о работе пластов и погружного электродвигателя (ПЭД) в процессе добычи, либо исследования проводятся в ходе спуско-подъемных операций (исследований «на протяжке») без извлечения УЭЦН с использованием специализированного оборудования.
Особое развитие системы геофизического контроля процесса добычи нефти получили в связи с повсеместным применением совместной эксплуатации нескольких пластов одной скважиной, предъявляющей особые требования к контролю за выработкой каждого из эксплуатируемых пластов.
Системный временной и площадной контроль за разработкой нефтяных месторождений геофизическими и гидродинамическими методами предусматривает равномерный и полный охват большинства скважин, как правило, с многопластовыми залежами.
Оборудование опорной сети скважин конкретного месторождения определенным количеством специальных измерительных глубинных приборов, местоположение и количество которых можно менять по мере решения поставленных задач, позволит в реальном времени эффективно контролировать и управлять процессом добычи нефти на данном месторождении.
Цель диссертационной работы
Совершенствование методического обеспечения стационарного геофизического мониторинга процесса эксплуатации многопластовых скважин установками электроцентробежного насоса.
Объект исследования
Скважины, оснащенные установками электроцентробежного насоса, совместно эксплуатирующие несколько пластов.
Предмет исследования / і
Технология непрерывного геофизического контроля процесса добычи нефти в скважинах с УЭЦН.
Основные задачи исследования
-
Анализ существующих систем геофизического контроля процесса добычи нефти при совместной эксплуатации нескольких пластов одной скважиной, определение круга задач.
-
Теоретическое обоснование необходимости применения данных геофизического мониторинга в процессе эксплуатации для эффективного управления разработкой залежи.
-
Разработка методики обработки и интерпретации данных стационарных систем геофизического контроля добычи нефти.
-
Поиск технологических решений, направленных на повышение эффективности эксплуатации скважин установками электроцентробежных насосов в компоновке со стационарными системами геофизического мониторинга.
-
Определение круга задач для существующих систем геофизического контроля в процессе эксплуатации месторождения.
-
Промысловые исследования с использованием стационарных систем геофизического мониторинга.
-
Разработка и внедрение методического руководства по применению технологии непрерывного геофизического контроля работы пластов и оборудования в добывающих скважинах, оснащенных УЭЦН.
Методы исследования Поставленные задачи решались с применением знаний о процессе механизированной добычи УЭЦН, существующих комплексах геофизического мониторинга разработки, особенностях и технологиях совместной эксплуатации нескольких пластов одной скважиной. На этапе выявления недостатков существующих комплексов контроля добычи использовались методы анализа и сравнения. На этапе разработки методики обработки и интерпретации использовались данные стационарной барометрии, термометрии, влагометрии и расходометрии, зарегистрированные в кровле пласта и данные термоманометрической системы (ТМС) ПЭД в течение длительного промежутка времени (6-18 месяцев) при неустановившихся и установившихся (квазистационарных) режимах по 150 скважинам.
Научная новизна работы
1. Разработана методика определения количественных интегральных и индивидуальных геофизических и гидродинамических характеристик каждого из совместно эксплуатируемых пластов по данным датчиков стационарной барометрии, термометрии, расходометрии, влагометрии и ТМС ПЭД, входящих
в стандартный комплекс стационарного непрерывного геофизического контроля, а также комплексного диагностического контроля состояния скважины и добывающего оборудования.
-
Доказана возможность определения состава и коэффициента объемного содержания газа в добываемой продукции на исследуемой глубине, исходя из спектрального разложения скоростей всплытия «четок» нефти, газа и воды в потоке, регистрируемого стационарным механическим расходомером.
-
Определен алгоритм поиска функции зависимости изменения плотности продукции по стволу скважины от забойного давления, позволяющей определять объемную долю газа в добываемой продукции в любой точке скважины, в том числе и на приеме насоса.
Основные защищаемые научные положения
-
Методика определения геофизических, гидродинамических и технологических характеристик скважин, пластов и насосного оборудования по данным термометрии, барометрии, влагометрии, расходометрии и ТМС ПЭД, позволяющая определить количественные интегральные и индивидуальные характеристики каждого из совместно эксплуатируемых пластов и проводить комплексный диагностический контроль состояния скважины и добывающего оборудования.
-
Методика определения состава продукции и объемной доли газа в продукции в любой точке по стволу скважины по данным стационарной механической расходометрии и распределенной барометрии, позволяющая определить оптимальное давление на приеме электроцентробежного насоса для его безаварийной эксплуатации.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании возможности изучения геофизических и гидродинамических характеристик совместно эксплуатируемых пластов в скважинах механизированного фонда.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обосновывается использованием данных промысловых геофизических и гидродинамических исследований скважин и пластов и сравнением этих данных с показаниями систем непрерывного геофизического мониторинга на разных режимах работы УЭЦН, широким внедрением и использованием разработанных технологий и алгоритмов в ведущих нефтедобывающих предприятиях страны.
Практическая значимость и реализация результатов работы
Разработаны алгоритмы определения геофизических, гидродинамических и технологических характеристик скважин, пластов и насосного оборудования, нашедшие применение в 150 скважинах нефтяных месторождений ОАО «ТНК-
Нягань», ОАО «РН Удмуртнефть», ООО «Лукойл Западная Сибирь», ООО «РН Юганскнефтегаз» и СП «Русвьетпетро».
Предложены алгоритмы определения состава и объемной доли газа в продукции стационарными методами распределенной барометрии и механической расходометрии, позволяющие предупреждать срывы подачи электроцентробежного насоса по причине большого содержания свободного газа на приеме и увеличить среднюю наработку на отказ (СНО).
Личный вклад автора состоит в постановке задач, их решении; соискатель является инициатором, руководителем и соисполнителем работ по разработке и внедрению методики определения количественных интегральных и индивидуальных геофизических и гидродинамических характеристик каждого из совместно эксплуатируемых пластов по данным датчиков стационарной барометрии, термометрии, расходометрии, влагометрии и ТМС ПЭД. Автор принимал активное участие в разработке и усовершенствовании комплексов как в процессе их производства в ОАО НПФ «Геофизика», так и непосредственно при внедрении. Алгоритмы определения состава и объемной доли газа в продукции стационарными методами распределенной барометрии и механической расходометрии разработаны лично автором.
Апробация работы
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:
ХХП научно-практической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» в рамках ХГХ Международной специализированной выставки «Газ.Нефть.Технологии-2011» (г. Уфа, 2011г.);
Шестой и седьмой молодежных научно-практических конференциях «Геофизика - фундамент геологоразведки. Инновационные технологии в промысловой геологии и геофизике» (г. Уфа, 2012 г.);
ХГХ научно-практической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» в рамках XXI Международной выставки «Газ. Нефть. Технологии - 2013» (г. Уфа, 2013г.);
VI Международной школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании» (г. Уфа, 2013 г.).
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в 9 печатных трудах, 2 из которых в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК Минобразования и науки РФ, получено свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 95 наименований; содержит 140 страниц, в том числе 60 рисунков, 10 таблиц.
Разработка, опробование и внедрение методик и алгоритмов, представленных в диссертации были бы невозможны без консультаций, помощи и критических замечаний со стороны ученых и производственников И.П. Бабушкина, В.Б. Белоуса, В.В. Лаптева, МИ. Кременецкого, Б.Д. Янкина, О.О. Сосенко, А.И. Валеева, Р.К. Яруллина, А.Ш. Рамазанова, О.В. Харитонова и многих других, которым автор выражает свою благодарность.
Автор выражает искреннюю благодарность и особую признательность научному руководителю работы Р.А. Валиуллину за неоценимую помощь и поддержку при работе над диссертацией.
