Введение к работе
Актуальность темы
Современное состояние нефтяной отрасли России характеризуется ежегодным увеличением числа нефтяных и газовых месторождений, переходящих в позднюю стадию разработки, с широким применением вторичных методов повышения нефтеотдачи пластов для поддержания стабильной добычи углеводородного сырья. Одним из вторичных методов является применение горизонтальных стволов (ГС), боковых горизонтальных стволов (БГС), использование пологих и наклонных скважин, позволяющих вскрыть одновременно несколько пластов.
За последние несколько десятилетий количество пробуренных во всем мире горизонтальных скважин существенно возросло. Основным преимуществом горизонтальной скважины является увеличение поверхности контакта с коллектором, что обеспечивает увеличение темпов отбора и количества извлекаемых запасов; уменьшение себестоимости добычи; снижение количества платформ и скважин при разработке месторождений на шельфе морей. Эти преимущества можно получить и при повторном использовании ранее пробуренных скважин с заканчиванием их горизонтальными участками.
Важнейшая особенность горизонтальной скважины, имеющей синусоидальный профиль, заключается в расслоении потока флюида на фазы с разными физическими и химическими свойствами, что обусловливает появление газовых (в верхней части) и водяных (в нижней части) пробок.
Система разработки любого месторождения, запроектированная и осуществляемая, должна отвечать критерию рациональности, изменяющемуся в соответствии с этапами развития страны. Но в любом случае критерий рациональности включает в себя увеличение нефтеотдачи пластов, учет сроков окупаемости затрат на освоение месторождения и соблюдение правил охраны недр и окружающей среды. В связи с этим необходимо осуществлять постоянный контроль разработки месторождения путем сбора, обработки и обобщения первичной информации о залежи с целью получения достоверных сведений о текущем состоянии и динамике показателей разработки, что достигается применением комплекса геофизических исследований в действующих и контрольных скважинах.
Очевидно, что для осуществления контроля разработки нефтяного или газового пласта, вскрытого горизонтальным стволом, необходимо использование специализированной геофизической аппаратуры.
Цель диссертационной работы
Разработка эффективного аппаратно-методического комплекса сканирующих влагомеров, обладающего высокостабильными технико-эксплуатационными характеристиками для исследования добывающих горизонтальных скважин.
Объект исследования
Аппаратура сканирующего типа для исследования добывающих горизонтальных скважин.
Предмет исследования
Характеристики сканирующих скважинных влагомеров: стабильность показаний в зависимости от условий эксплуатации, разрешающая способность и методика их градуировки.
Основные задачи исследования
1. Обзор существующей аппаратуры для исследования горизонтальных скважин в процессе контроля разработки нефтяных месторождений.
2. Анализ процессов течения многофазного потока на горизонтальном участке скважины.
3. Исследование термобаростабильности показаний сканирующего влагомера аппаратуры АГАТ-КГ42 во всем диапазоне рабочих давлений и температур.
4. Разработка сканирующего комплекса высокостабильных диэлькометрических влагомеров, позволяющего с высокой степенью точности исследовать многофазный поток на горизонтальном участке скважины.
5. Разработка комбинированного датчика влагомер-термометр с целью обеспечения возможности введения температурной компенсации показаний датчиков и расширения функциональных и методических возможностей разработанного комплекса.
6. Разработка методики градуировки скважинных влагомеров.
7. Внедрение разработанного аппаратно-методического комплекса сканирующих влагомеров.
Методы исследования
Поставленные задачи решались с применением знаний о принципах действия скважинных влагомеров, существующей сканирующей аппаратуры, макетирования и разработок технических и методических средств. На этапе выявления недостатков существующих влагомеров использовались методы анализа и сравнения. На этапе разработки комбинированного датчика влагомер-термометр использовались методы наблюдения, сравнения и эксперимента. На этапе внедрения разработанного датчика и методики его градуировки использовались методы экспериментальных исследований, связанные с соблюдением принципа автомодельности лабораторных и пластовых условий.
Научная новизна
1. Впервые разработан шестирычажный сканирующий комплекс высокостабильных диэлькометрических влагомеров, оптимально сочетаемых с высокочувствительным расходомером и термометром, обеспечивающий получение достоверной информации о местоположениях зон застойной воды и газовых шапок, перераспределении фаз в потоке и поинтервальном фазовом расходе при различных режимах работы скважины.
2. Впервые, применительно к отечественной аппаратуре сканирующего типа, разработан комбинированный датчик, сочетающий диэлькометрический влагомер и измерительный термометр, позволяющий одновременно оценивать распределение температурного поля по сечению колонны и компенсировать дрейфы показаний датчика состава, связанные с изменением диэлектрической проницаемости исследуемой среды при изменении ее температуры.
3. Разработана комплексная методика компенсации показаний влагомеров в зависимости от термобарических условий в исследуемой скважине, использование которой позволяет уменьшить дрейфы влагомеров до 4% и существенно расширить методические возможности разработанного модуля.
Основные защищаемые положения
1. Разработанный шестирычажный сканирующий комплекс, включающий шесть высокостабильных диэлькометрических влагомеров, распределенных по сечению колонны и измерительные каналы высокочувствительного расходомера и термометра, обеспечивающий повышение информативности и качества исследований многофазного потока в горизонтальной скважине.
2. Разработанная комплексная методика компенсации показаний в зависимости от термобарических условий в исследуемой скважине и ее применение при обработке первичной информации.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается сопоставимостью лабораторных и стендовых испытаний, широким внедрением и использованием в ведущих геофизических предприятиях.
Практическая значимость и реализация результатов работы
1. Разработанный шестирычажный сканирующий комплекс для исследования горизонтальных скважин имеет лучшие количественные и качественные характеристики по сравнению с аналогичной аппаратурой, выпускаемой прежде ОАО НПФ «Геофизика», что делает его более востребованным и конкурентоспособным на Российском рынке геофизического оборудования.
2. Разработанный аппаратно-методический комплекс используется в ОАО «Башнефтегеофизика», ООО «ТНГ-Ижгеофизсервис», ЗАО «БашВзрывТех-нологии», ОАО «КогалымНефтеГеофизика» ОАО «Сургутнефтегаз», на Ван-корском, Ново-Пурпейском, Ватьеганском, Верхнечонском, Федоровском и других месторождениях.
Личный вклад автора состоит в постановке задач, их решении; в анализе особенностей потоков в горизонтальных скважинах и аппаратуры для их исследования; в проведении аналитических и экспериментальных исследований, обобщении их результатов. Соискатель является инициатором, руководителем и соисполнителем работ по созданию и внедрению разработанного аппаратно-методического комплекса.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на следующих научно-практических конференциях:
- XVII научно-практическая конференция “Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин” ОАО НПФ “Геофизика” (Уфа, 2011).
- VII молодежная научно-практическая конференция “Инновационные технологии в промысловой геологии и геофизике. 80-летию БНГФ посвящается” ОАО “Башнефтегеофизика” (Уфа, 2012).
- XIX научно-практическая конференция “Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин” ОАО НПФ “Геофизика” (Уфа, 2013).
Публикации
Основное содержание работы опубликовано в 10 научных статьях, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы
Работа состоит из введения, четырех глав и основных выводов. Она изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 18 таблиц и список использованных источников из 98 наименований.
Разработка, опробование и внедрение аппаратно-методического комплекса были бы невозможны без консультаций, помощи и критических замечаний со стороны ученых и производственников В.И. Дворкина, Р.А. Валиуллина, А.С. Ахметова, К.Р. Ахметова, А.П. Яковлева, Д.Н. Крючатова, Э.Р. Байбурина, Д.Р. Шакурова, В.Н. Служаева, Р.С. Краснова, А.А. Казарина, Р.Р. Хайретдинова, Л.Ф. Усмановой, Р.М. Мунасипова, М.В. Семеновой и многих других, которым автор выражает свою благодарность.
Автор выражает искреннюю благодарность и особую признательность научному руководителю работы Г.А. Белышеву за неоценимую помощь и поддержку при работе над диссертацией.
