Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ способов и средств оценки фильтрационных свойств угольных пластов при сооружении и эксплуатации дегазационных скважин 11
1.1. Фильтрационные свойства призабойной зоны скважины 11
1.2. Анализ методов оценки фильтрационных свойств угольных
1.3. Гидродинамические методы испытаний при контроле за бурением, эксплуатацией и ремонтом скважин 19
Выводы, цель и задачи исследования 29
2. Физическое моделирование процессов фильтрации жидкости в призабойной зоне скважины на основе эквивалентных материалов 32
2.1. Разработка лабораторной установки для исследования фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины 32
2.2. Выбор эквивалентных материалов и обоснование последовательности проведения лабораторных измерений 41
2.3. Моделирование изменений фильтрационных свойств призабойной зоны скважины в лабораторных условиях 43
Выводы 46
3. Разработка подхода к определению зоны влияния скин эффекта при нагнетании жидкости в угольный пласт 48
3.1. Определение фильтрационных свойств образцов из обожженной глины 48
3.2. Оценивание проницаемости газонаполненных пластмасс в лабораторных условиях на основе инжекционного теста 52
3.3. Анализ и интерпретация экспериментальных данных об изменении давлении флюида на границе призабойной зоны модельной скважины 58
Выводы
4. Полевые исследования фильтрационных свойств угольных пластов в призабойной зоне скважины 65
4.1. Фильтрационные свойства Ленинской свиты угольных пластов Таллинского месторождения Кузбасса 65
4.2. Проведение гидродинамических испытаний скважины для оценки проницаемости ее призабойной зоны 69
4.3. Определение радиуса влияния скин-эффекта в натурных условиях...77
Выводы 80
Заключение 81
Список использованной литературы
- Гидродинамические методы испытаний при контроле за бурением, эксплуатацией и ремонтом скважин
- Выбор эквивалентных материалов и обоснование последовательности проведения лабораторных измерений
- Оценивание проницаемости газонаполненных пластмасс в лабораторных условиях на основе инжекционного теста
- Проведение гидродинамических испытаний скважины для оценки проницаемости ее призабойной зоны
Введение к работе
Актуальность темы
По мере увеличения темпов разработки угольных месторождений возникает необходимость в повышении эффективности предварительной дегазации угольных пластов. При этом основной проблемой в процессе сооружения и эксплуатации дегазационных скважин является снижение их продуктивности, связанное с изменением фильтрационных характеристик углепо- родного массива. Наиболее существенные изменения проницаемости, оказывающие влияние на гидродинамику пласта в результате возникновения дополнительного гидравлического сопротивления (скин-эффекта), происходят в непосредственной близости от скважины - в ее призабойной зоне.
Для определения степени нарушения проницаемости в призабойной зоне скважины принято использовать скин-фактор, который характеризует состояние этой зоны с нарушенными фильтрационными свойствами вследствие кольматации пласта промывочными растворами, разбуренными частицами породы и другими веществами во время первичного вскрытия, цементирования колонны, вторичного вскрытия перфорацией и при различных ремонтах скважины. Оценка фильтрационных свойств ее призабойной зоны имеет определяющее значение в полевых и лабораторных геофизических исследованиях для последующего выбора способа стимуляции угольного пласта. При полевых исследованиях фильтрационных свойств угольных пластов в прискважинной зоне применяют гидродинамические методы, которые заключаются в регистрации восстановления уровня жидкости до статического после ее долива или отбора из скважины (в том числе с применением опро- бователей и испытателей пластов), кратковременных установившихся отборах или нагнетаниях жидкости в поглощающий пласт при его герметизации, а также наблюдении за изменениями уровня или давления флюида, происходящими в реагирующей скважине. На основе этих методов можно получить общую информацию о состоянии призабойной и удаленной зон пласта (проницаемость, скин-фактор, емкостной коэффициент и др.). Однако процессы проникновения твердых частиц в прискважинную зону пласта и образование скиновой зоны при фильтрации промывочной жидкости остаются малоизученными. Поэтому актуальным является использование физического моделирования при проведении лабораторных исследований на основе эквивалентных материалов для уточнения характеристики фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины.
Работа выполнена в соответствии с планами научных исследований Института угля СО РАН по проектам 25.2.4 «Экспериментально- аналитические основы механики газоводоносных геоматериалов» на 20042006 гг.; 123 «Геомеханические и физико-химические процессы интенсификации десорбции и миграции метана из угольных пластов» на 2009-2011 гг.; программой совместных научно-исследовательских работ Института угля СО РАН, ОАО «ВНИМИ» и ОАО «Шахта «Чертинская» по исследованию изменения фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород при термогазодинамическом воздействии.
Целью работы является оценка фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины угольного пласта для выбора мероприятий, повышающих его газоотдачу.
Основная идея работы заключается в использовании закономерностей фильтрации жидкости в эквивалентных материалах в лабораторных условиях для определения радиуса влияния скин-эффекта в процессе сооружения и эксплуатации дегазационных скважин.
Задачи исследований:
разработать физическую модель, основанную на использовании эквивалентного материала для изучения фильтрационных процессов в прискважинной зоне угольного пласта в лабораторных условиях;
определить градиент давления на границе влияния скин-эффекта при проведении инжекционного теста для оценивания геометрических размеров зоны с измененными фильтрационными свойствами на образцах из эквивалентного материала и в условиях Талдинского угольного месторождения Кузбасса;
разработать подход к определению радиуса влияния скин-эффекта на основе проведения гидродинамических исследований в лабораторных условиях и опробовать его на действующей скважине, пробуренной в угольный пласт.
Методы исследований:
физическое моделирование c применением эквивалентных материалов при построении модели фильтрационных процессов в призабойной зоне скважины угольного пласта и оценке радиуса влияния этой зоны с нарушенной проницаемостью;
полевые и лабораторные гидродинамические исследования скважин, включающие измерение и регистрацию давления с использованием высокоскоростного электронного автономного манометра;
опытно-промышленная проверка разработанного подхода к расчету радиуса влияния скин-эффекта в условиях углегазового месторождения.
Объекты исследования - массив угольного пласта, ограниченный зоной влияния скважины.
Предмет исследований - процессы фильтрации жидкости в призабойной зоне скважины угольного пласта.
Научные положения, выносимые на защиту:
изменения фильтрационных свойств в прискважинной зоне угольных пластов Талдинского месторождения Кузбасса в натурных гидродинамических испытаниях достоверно оцениваются при использовании газонаполненных пластмасс с проницаемостью 2,5 - 4 мД и общей пористостью 14 % для физического моделирования процессов фильтрации жидкости на основе теории подобия;
граница проявления скин-эффекта определяется первой производной на квазилинейном участке временной функции, описывающей падение давления при относительных его значениях в системе «скважина- пласт» ротн=0,71-0,76 в процессе фильтрации флюида пористой средой в полулогарифмических координатах;
радиус призабойной зоны с измененной проницаемостью экспоненциально зависит от отношения разности давлений флюида на границе скин-эффекта и в скважине, после прекращения его подачи, к дополнительно введенному коэффициенту (/=0,04-0,05), учитывающему интенсивность искусственного фильтрационного потока.
Научная новизна работы заключается:
в разработке физической модели, позволяющей исследовать процессы фильтрации жидкости в прискважинную зону пласта с использованием эквивалентных материалов в лабораторных условиях;
в определении границ влияния скин-эффекта с учетом изменения давления флюида при гидродинамических исследованиях скважин в инжекционных тестах;
в разработке подхода к определению радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины на основе физического моделирования фильтрации жидкости с использованием эквивалентных материалов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
достаточным объемом лабораторных исследований, проведенных на различных эквивалентных материалах (34 теста в искусственных и природных средах в Лаборатории ресурсов и технологий извлечения угольного метана Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения науки Институте угля Сибирского отделения Российской академии наук);
удовлетворительной сходимостью результатов физического моделирования фильтрации жидкости в призабойную зону скважины с нарушенной проницаемостью, проведенных на эквивалентном материале и результатов, полученных расчетным путем;
положительными результатами опытно-промышленной апробации подхода к оценке радиуса влияния скин-эффекта на буровой площадке скважины №16244 Ерунаковского района при использовании метода нагнетания флюида в пласт.
Личный вклад автора заключается:
в разработке и изготовлении лабораторной установки для физического моделирования фильтрации флюида в призабойную зону скважины на основе инжекционного теста, которая позволяет оценить степень нарушения призабойной зоны скважины, установленную экспериментально и на основе теоретических расчетов;
в экспериментально-аналитическом подборе материала для физического моделирования фильтрации жидкости в эквивалентных материалах на основе теории подобия;
в разработке подхода к оценке радиуса влияния скин-эффекта на состояние исследуемой зоны с различной степенью нарушения, основанного на принудительной фильтрации жидкости в пласт и регистрации изменения давления, который позволяет определить границу области с измененной проницаемостью;
в экспериментальных исследованиях фильтрационных свойств прискважинной зоны на эквивалентных материалах с использованием инжекционного теста при ее кольматации, подтверждающих адекватность описания состояние призабойной зоны скважины разработанной физической моделью;
в участии в проведении натурных гидродинамических исследований скважины и обработке экспериментальных данных, позволяющих оценить состояние прискважинной зоны пласта и необходимость искусственного воздействия на ее призабойную зону.
Научное значение работы заключается в расширении представлений о процессах кольматации призабойной зоны скважины и обосновании подхода к оцениванию геометрических размеров зоны с нарушенной проницаемостью.
Отличие от ранее выполненных работ заключается в оценке радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины, пробуренной в угольный пласт, на основе физического моделирования с применением эквивалентных материалов, выбранных с учетом фильтрационных характеристик исследуемого пласта.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты выполненных исследований позволяют экспериментально-аналитическим путем определить радиус призабойной зоны скважины с нарушенной проницаемостью на различных стадиях ее освоения и повысить эффективность использования методов стимуляции угольного пласта для увеличения его газоотдачи.
Реализация работы. Разработанный автором подход к определению радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины опробован в процессе исследований фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород Талдинского месторождения Кузбасса, а также при определении проницаемости угольных пластов в полевых условиях по результатам регистрации динамики изменения гидростатического давления в скважине после проведение мероприятий по ее стимуляции по методике ВНИМИ на горном отводе шахты «Чертинская» в соответствии с проектом по «Исследованию изменения фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород при термогазодинамическом воздействии».
Апробация работы
Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на совместном заседании Президиума КемНЦ СО РАН и Ученого совета Института угля и углехимии СО РАН, посвященного Дню Российской науки (Кемерово, 2002); на научно-технической конференции «Шахтный метан: прогноз, управление, использование» (Кемерово, 2002); на международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2002); на I Международной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 25-летию ИПКОН РАН «Проблемы освоения недр в XXI веке - глазами молодых» (Москва, 2002); на международном симпозиуме INTERGAS'03 (Tuscaloosa, Alabama, USA, 2003), на научной сессии КемНЦ СО РАН (Кемерово, 2005); на международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 6 статей в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 7 таблиц и список литературных источников из 134 наименований, 3 приложения.
Гидродинамические методы испытаний при контроле за бурением, эксплуатацией и ремонтом скважин
С ростом интереса к экологической обстановке в Кузбассе и использованию нетрадиционных источников энергии в последнее время ведутся работы по изучению угольных месторождений как источника газа и развитию технологий его добычи и последующего использования в энергетических установках. Так как шахтный метан, выбрасываемый в атмосферу угольными предприятиями, является парниковым газом, который влияет на экологическую обстановку района использование его в качестве энергетического сырья для получения тепловой и электрической энергии становится более актуальным. Кроме того, метан, который поступает в горные выработки при подземной добыче угля, является источником большинства аварийных ситуаций, что увеличивает необходимость в проведение работ по предварительной дегазации угольных пластов пробуренных скважинами. Кузнецкий угольный бассейн является наиболее перспективным в отношении добычи и использования метана в промышленных целях. На основе многолетнего изучения геологоразведочными и научно-исследовательскими организациями газоносности угольных пластов ресурсы метана оценены в 13 трлн. м3 до глубины 1800 мив 5-6 трлн. м - до 1200 м; наиболее значительные из них находятся в Ерунаковском, Томь-Усинском, Терсинском и Ленинском районах.
Основной проблемой при добыче метана из угольных пластов является их низкая проницаемость. Таким образом, в процессе бурения и эксплуатации скважин необходимо оценить характер изменений ее призабойной зоны в реальном масштабе времени при помощи проведения тех или иных гидродинамических исследований. Степень извлечения метана оценивается в 50-60 % от прогнозируемых, которая может быть достигнута при активном техногенном воздействии на пласты для повышения газоотдачи углей. К таким воздействиям можно отнести: - гидравлический разрыв пласта или создание в пласте искусственных трещин и заполнения их специальными компонентами; - пневмо-гидродинамическое воздействие на призабойную зону скважины для создания каверн большого диаметра; - использование горизонтальных скважин и скважин направленного бурения.
При этом в процессе сооружения и эксплуатации дегазационных скважин существенно уменьшается их продуктивность, связанная с изменением фильтрационных характеристик угольного пласта. Наиболее существенные изменения проницаемости, оказывающие влияние на гидродинамику пласта в результате возникновения дополнительного гидравлического сопротивления (скин-эффекта), происходят в непосредственной близости от скважины - в ее призабойной зоне. Изменения фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины вызывают дополнительные гидравлические сопротивления, которые возникают в результате снижения проницаемости в этой зоне. Фильтрационные свойства ухудшаются вследствие заполнения пласта промывочными растворами, разбуренными частицами породы и другими веществами во время первичного вскрытия, цементирования колонны, вторичного вскрытия перфорацией и при различных ремонтах скважины. Также одновременно с тем на стенках скважины формируется тонкая плотная корка, толщина которой зависит от условий циркуляции раствора в скважине. Так, в скважине с непрерывной циркуляцией раствора толщина корки меньше, чем при статических условиях работы скважины. Кроме того, толщина корки зависит от температуры в скважине и может изменяться от долей сантиметров до 3 сантиметров и более. Скорость образования глинистой корки также зависит от пористости пласта и возрастает по мере ее увеличения [1—12].
Для оценки степени нарушения проницаемости в призабойной зоне скважины принято использовать скин-фактор, который характеризует наличие скин-эффекта. Скин-эффект возникает в результате проникновения фильтрата бурового раствора или твердых частиц в призабойную зону скважины с радиусом rs (рис. 1.1), который вызывает изменение проницаемости ks этой части угольного пласта по сравнению с проницаемостью в ненарушенной зоне пласта к, в результате чего в призабойной зоне создается дополнительный перепад давления Aps [13-19].
Выбор эквивалентных материалов и обоснование последовательности проведения лабораторных измерений
Принцип действия лабораторной установки (рис. 2.2) заключается в нагнетании жидкости в образец, размещенный в механизме для его закрепления, и ожидании падения давления после прекращения подачи флюида. Расход подаваемой жидкости, время ее нагнетания и время ожидания падения давления рассчитывались предварительно в зависимости от характеристик образца. Изменение давления во время теста регистрируются при помощи электронного автономного манометра. Перед началом измерений переходник, выполненный в виде полого цилиндра и использовавшийся в качестве буферной трубки, присоединялся к манометру, заполнялся водой, а затем подключался к механизму с установленным образцом, также заполненным водой. После этого подсоединялся нагнетатель с рабочей жидкостью, в качестве которой использовалась вода - при проведения инжекционного теста и глинистый раствор - при кольматации прискважинной зоны образца. После проведения лабораторных исследований от системы отключался электронный манометр для экспорта данных. В случае если данные по каким-либо причинам повреждены или отсутствуют, выполняется повторное тестирование образца, если данные экспортированы успешно образец извлекался из установки для дальнейших исследований.
В качестве прибора для измерения изменения давления использовался глубинный электронный манометр с датчиком давления и температуры напряженного типа, модель K8S, производства Kuster Company. Этот манометр предназначен для измерения давления до 340 атм. с погрешностью 0,05 %, разрешением 0,002 % и температуры в пределах 0 до +150С с погрешностью 1С и разрешением 0,01 С. Манометр K8S является автономным программируемым прибором, который работает от литиевых батарей до 35 дней и программируется при помощи персонального компьютера. Манометр позволяет выбирать время задержки до измерения от 0 с до 18 ч с интервалом измерений 1 с - 1 ч [116-118].
Программирование электронного автономного манометра и экспорт данных выполняется при помощи программного продукта «MPSWin», где можно задать время между измерениями, продолжительность измерений, а также отношение количества снимаемых точек давления и температуры. Импорт и экспорт данных осуществляется при помощи интерфейса монитор-зонд (MPI) через порт RS232. Программирование манометра осуществляется непосредственно при его подключении к персональному компьютеру, также возможен импорт ранее заданных и сохраненных интервалов (рис. 2.3).
Для этого необходимо знать тип манометра и его объем памяти. После заданных интервалов времени, давления и температуры в рабочем окне Program Intervals отображается следующая информация: - тип электронного манометра; - объем памяти манометра; - отношение давления и температуры (Д/Т); - продолжительность и частота измерений для каждого интервала; - количество памяти манометра, необходимое для каждого интервала программы; - количество памяти, оставшейся после каждого интервала (размер памяти в байтах). При необходимости заданные интервалы можно отредактировать или удалить из памяти манометра.
При экспорте данных из электронного манометра (рис. 2.4) отображалась исходная информация о манометре, который был использован, приводилась дата, время подключения и отключения элементов питания, номер скважины, место проведения исследования и другая информация о ходе проведения теста.
Рабочее окно экспорта данных из электронного манометра Полученные данные передавались для следующего этапа обработки в программный пакет «ValiData» (рис. 2.5), где они предварительно редактировались и дополнялись данными по расходу рабочей жидкости, после чего сохранялись в файл с расширением « .FKT».
Окончательный анализ полученных данных и вывод результатов выполнялся при помощи программного пакета «WellTest» (рис. 2.6), который позволяет на основе различных методов обработки данных и сравнительного анализа оценить фильтрационные характеристики исследуемого пласта. Результаты исследований включают такие параметры, как проницаемость, скин-фактор, емкостной коэффициент и другие характеристики. HWellleit - rstep83Z.Fl:l RadialFO 11
Моделирование проводилось на образцах из эквивалентных материалов. Выбор эквивалентного материала и задание конструктивных параметров модели основывались исходя из условий подобия. В качестве эквивалентных материалов использовались образцы из обожженной глины и газонаполненных пластмасс на основе опыта других исследователей и проведенных предварительных исследований [119-125].
Известно, что для соблюдения условия геометрического подобия достаточно изменить масштаб образца с учетом коэффициента подобия. Исходя из условий, принятых для исследуемых угольных пластов Таллинского месторождения суммарной мощностью 5,3 м, пробуренной скважины радиусом 0,128 м, радиуса контура питания скважины 8 м и выбранного масштаба 1:16, установлено, что исследуемый образец должен иметь радиус 0,05-0,07 м, высоту 0,3-0,4 м, а радиус модельной скважины должен составлять 3,5-10"-4,0-10" м. Гидродинамическое подобие при физическом моделировании будет соблюдено в случае, если выполняется условие равенства чисел Рейнольдса для модели ReM и натуры Re„
С использованием выбранных материалов и геометрических параметров проведены лабораторные эксперименты и натурные измерения для оценки фильтрационных свойств искусственных материалов и угольных пластов (табл. 2.2). Коэффициент проницаемости угольного массива, полученный в результате измерений в натурных условиях на Талдинском месторождении Кузбасса, составил 3,6 мДа, в лабораторных условиях на образцах из обожженной глины и газонаполненных пластмасс - 28,8 и 3,8 мДа. При сравнении условий натуры и образцов с учетом условий подобия установлено, что эквивалентные материалы из газонаполненных пластмасс удовлетворительно соответствуют натурным условиям с коэффициентом подобия чисел Рейнольдса 1,13. Таблица 2.2
Оценивание проницаемости газонаполненных пластмасс в лабораторных условиях на основе инжекционного теста
Проведены исследования по оценке изменений фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины на образцах из газонаполненных пластмасс. С учетом установленных параметров и предложенных этапов исследований выполнялось тестирование чистого образца. Для этого образец закреплялся в лабораторной установке, после чего подключался электронный манометр и нагнетатель. Затем флюид нагнетался в образец с расходом, рассчитанным по формуле (1.3). После прекращения подачи жидкости скважина герметизировалась для регистрации падения давления в течение расчетного времени. Время нагнетание флюида и ожидания падения давления определялись по формулам (1.4) и (1.5). Расход рабочей жидкости для образцов из газонаполненных пластмасс qmj = 1,5-10"-1,8-10" м/мин. Время нагнетания жидкости при исследовании образцов tmj = 0,22-0,70 мин. После окончания периода ожидания падения давления электронный манометр отсоединялся и проводился экспорт данных на ПК, для дальнейшей их обработки (Приложение 2, табл. П1).
После выполнения инжекционного теста на образцах из газонаполненных пластмасс с ненарушенной проницаемостью полученные значения изменения давления оценивались фильтрационные свойства образцов. При кольматации призабойной зоны модельной скважины в образец из эквивалентных материалов при помощи нагнетателя закачивался глинистый раствор. Затем выполнялось тестирование образца с измененной проницаемостью. Для чего, не извлекая образец из установки, удалялись излишки глины, осевшей в забое скважины, и образовавшейся на ее стенках глинистой массы, чтобы исключить их влияние. Затем присоединялись электронный манометр и нагнетатель для повторного тестирования. Результаты изменения давления при выполнении инжекционного теста на образцах из газонаполненных пластмасс представлены нарис. 3.4-3.6. CO 0.
Изменения давления в образце из газонаполненных пластмасс №3 с естественной (Pi) и искусственно измененной (Р2) проницаемостью Для оценки радиуса влияния скин-эффекта методом прямых измерений по окончании исследований образец извлекался из установки и проводилась его декомпозиция (рис. 3.7). Измерения геометрических размеров зоны проникновения флюида и дисперсной фазы кольматанта в призабойную зону скважины образца проводились с применением оптических систем. В результате анализа полученных данных и проведенных измерений установлено, что коэффициент проницаемости для моделей из газонаполненных пластмасс с ненарушенными фильтрационными свойствами призабойной зоны скважины составил 5-7 мД. При этом коэффициент проницаемости образцов после кольматации призабойной зоны скважины частицами глинистого раствора составил 2,5-4 мД. Таким образом, коэффициент проницаемости прискважинной части образцов после кольматации снизился в 1,5-2,2 раза, что соответствует натурным условиям.
Влияние кольматанта на призабойную зону при использовании эквивалентного материала из газонаполненных пластмасс: а) - вид сверху; б) - вид после декомпозиции образца 3.3. Анализ и интерпретация экспериментальных данных об изменении давлении флюида на границе призабойной зоны модельной скважины
Определение радиуса влияния скин-эффекта осуществлялось методом прямых измерений и аналитически на основе полученных экспериментальных данных с последующим сравнительным анализом. Для этого после окончания исследований образец извлекался из установки и проводилась его декомпозиция. Измерения геометрических размеров зоны проникновения флюида и дисперсной фазы кольматанта в призабойную зону скважины образца проводились с применением оптических систем на различных сечениях образца, после чего данные заносились в табл. 3.1.
При этом давление на границе влияния скин-эффекта определенное по квазилинейному участку кривой падения давления в скважине (рис. 3.8) позволяет более точно оценить характеристики призабойной зоны пласта. Подставив значения экспериментальных данных в формулу (3.6), получаем расчетный радиус влияния скин-эффекта rs = 4,13 мм, что не соответствует фактически измеренным результатам. В связи, с чем был добавлен дополнительный коэффициент / . Выполненный анализ полученных экспериментальных данных показал, что радиус зоны с измененными значениями проницаемости в эквивалентных материалах более точно описывается формулой
Проведение гидродинамических испытаний скважины для оценки проницаемости ее призабойной зоны
Для того чтобы привести пакер в рабочее положение бросается шар (рис. 4.4, 4), который устанавливается в седло клапана 5 и перекрывает выход жидкости в затрубное пространство. Затем при помощи нагнетания жидкости в трубное пространство колонны до требуемого давления (10 мПа), которое выдерживается в течение 10 минут, пакер приводится в рабочее состояние. В течение этого времени элемент пакера 3 автоматически заполняется рабочей жидкостью, вызывая его деформацию в поперечном размере, за счет чего происходит изоляция исследуемых пластов от затрубного пространства скважины. Рис. 4.4. Схема пакера для изоляции исследуемой зоны скважины, производства Baker Oil Tools: 1 - шток; 2 - корпус, в котором размещена клапанная система; З - уплотнительный элемент, усиленный металлическими пластинами; 4 - металлический шар; 5 - седло под шар со срезной шпилькой После сброса давления пакер нагружается колонной труб, что позволяет удостовериться в его установке. Далее в трубное пространство подается жидкость под давлением (11-12 мПа), необходимое для того, что бы срезать шпильку и выдавить клапан. Для извлечения пакера или перемещения его на другой интервал скважины необходимо перевести его в транспортное положение поворотом штока 1 по часовой стрелки на 7 оборотов и поднятием колонны НКТ. После размещения пакера, в скважину на ту же глубину спускался электронный автономный манометр, который предварительно программировался. Программирование манометра (рис. 4.5) выполнялось при помощи персонального компьютера, подключенного через интерфейс монитор-зонд (MPI) к порту RS232. монитор-зонд (MPI); 4 - персональный компьютер После размещения в скважине геофизического оборудования был подключен буровой насос для проведения инжекционного теста, который заключался в нагнетании жидкости в пласт с постоянным расходом и регистрации падения давления после прекращения подачи жидкости. Схема проведения инжекционного теста представлена на рис. 4.6. Для предотвращения гидроразрыва пласта при нагнетании флюида проведены предварительные расчеты расхода жидкости qinj, времени нагнетания tmj и времени восстановления давления texp по формулам (1.3-1.5). Предварительные расчеты режимов проведения инжекционного теста выполняются на основании исходных данных, представленных в табл. 4.3.
При нагнетании жидкости в пласт на устье скважины также регистрировался расход подаваемого флюида (рис. 4.7), данные которого при обработке результатов используются в программном обеспечении. После окончания режима ожидания падения давления в скважине, манометр извлекаелся для экспорта из него данных. Результаты исследования обрабатываются и оформляются графически в виде кривой изменения давления и расхода жидкости при нагнетании (рис. 4.8,1) и падения давления после прекращения ее подачи (рис. 4.8, И). -1
Изменения давления (Р) и расхода флюида (Q) при проведении инжекционного теста в скважине № 16244 Талдинского угольного месторождения Ерунаковского района 4.3. Определение радиуса влияния скин-эффекта в натурных условиях
Полученные данные считывались в компьютер с помощью редактора MPSwin (Приложение 3). Затем проводилось редактирование и анализ данных нагнетания и стабилизации давления на интересующем участке кривой П. Анализ и расчет полученных данных осуществляется при помощи программного пакета F.A.S.T. WellTest, разработанного компанией Fekete, результаты которых представлены в табл. 4.5.
После анализа и компьютерной обработки полученных данных по квазилинейному участку кривой падения давления в скважине были определены разность давлений на границе влияния скин-эффекта Aps = 352,6 кПа при относительных его значениях в системе «скважина-пласт» Ротн=0,71-0,76, коэффициент / = 0,05 и выполнен расчет радиуса влияния скин-эффекта в скважине №16244 Талдинского месторождения по формуле (3.7), который составил rs = 0,38 м [131-134].
