Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время поиски и добыча углеводородного сырья в Западно-Сибирском регионе продвинулись далеко на Север в районы залегания ыногодетнемерзлых пород (ШШ), характеризующихся большой мощностью и низкой температурой нейтрального слоя.
Нефтяные месторождения, такие как русское, Заполярное, Салекаптское, н газовые - Уренгойское, Ямбургское, Бованен-ковское и другие - обладают рядом уникальных особенностей, затрудняющих добычу традиционными методами.
Бурение и освоение глубоких и сверхглубоких скважин, число которых в настоящее время непрерывно растет, требуют новых методов и технологий, позволяющих полностью раскрыть потенциальные возможности продуктивных пластов. Гидродинамические исследования пластов, слагаемых ачкмовскнми, баженовскими и тюменскими отложениями, осложнены наличием в них аномально высоких пластовых давлений (АВОД) и высоких температур. Такие пласты характеризуются низкими коллекторскжыи свойствами матрицы (с проницаемостью I - 0,001 мД).
Время исследования объектов в условиях гадратообразования в стволе затягивается до одного месяца и более, что повышает стоимость ребот по аегштани» скважкны.
Повывенныа депрессии на пласт (90 - 99$ от пластового давления) приводят к смыканию трещин и фазовым превращениям в лрхзабойной зоне пласта и, как следствие, к снижению производительности скважкны в фонтанном режиме, уменьшению вчноса из пласта жидких составляющих флюида.
Недостаток информации, ошибки и искажения, неизбежные при испытании скважин на режимах, сопровождающихся парафино-и гидратообраэованиями в стволе, в конечном итоге, отрицательно сказываются на оценке балансовых и извлекаемых запасов углеводородного сырья, приводят к большим экономическим потерям.
Наиболее перспективным направлением в решении этой проблемы многими исследователями признается поддержание в стволе благоприятной термобарической обстановки, исключающей на рреыя работы скважины образование гидратов иди парафинов. Такая мера позволит провести полное исследование пласта на оптимальных режимах, дающих наиболее ценную информацию о его потенциале. Кроме того, эти способы дешевы и малоэнергоемхн, что открывает км широкий путь к применению в нефтяной геологоразведке.
Простой скважин, заполненных после бурения буровым раствором на водкой основе и ожидающих последующего освоения, приводит к обратному промерзанию околоствольного пространства и замерзанию воды, заполняющей ствох скважины, и надохго задерживает ее освоение. При последующем "растеплении" скважины практиками было замечено, что в течение первых 1-6 месяцев простоя она замерзает неравномерно; в стволе образуются ледяные пробкн различной плотности и мощности. При этом глубина их образования может быть самой различной.
Как показали проведенные исследования, отмеченная "хаотичность" в образовании хедяных пробои в скважинах на самом деле подчиняется строгой зависимости от литологичвеких особенностей разреза вскрытой мерзлой толщи.
Анализ всех обстоятельств, связанных с этим явлением, подонке его механизма позволит найти наиболее экономичные и фективные способы и технические средства сокращения времени дготовки скваяины к освоению.
Предотвращение фазовых переходов, негативно влияющих на стельность работы сквагакш в фонтанном режиме, ограничивающих апазон гидродинамических и кокденсаткых исследований низко-юницаемых объектов, удлиняющих время освоения северных сква-н, - на сегодняшний день одна из самых актуальных проблем фгяной геологии.
Работа над диссертацией проведена в рамках целевой програм-0.05.'01 (задание С5.03 этап Н 10 и задание 05.С4.этап Н 8), инятой Постановлением Госплана СССР ГКНТ и Академии наук
СР от-09.12.1980 !» 485/247/130 и проблемой Ъ\1 20-І/Є ,
ЮІ/І2
веряденной йтГео РСФСР (приказ * 594 от 21.09.1981).
Цель работы. Разработка комплекса мероприятий, исключающих разование парафиновых, тидраткых и ледяных пробок в стволе период освоения скзажин, вскрывших низкопроницаемые пласты высокой температурой и перекрытых мощной мерзлой толщей, с пользованием имеющихся в распоряжении геологоразведочных орга-заций техники и технологии.
Основные задачи исследования. Исходя кз того, что сдинствеи-t универсальным средством предупрездения парафино- и пщрато- . тожения в стволе является поддержание в скважине достаточно :окого уровня температуры, в основные задачи входило: іредложить способ создания в скважине, благоприятной термичес-і обстановки, исключающей на время исследования пласта
фазовые превращения флюида. Определить мощность требуемого для этих целей теплоисточника, расположенного на земной поверхности;
- создать технологию, повышающую эффективность испытания скважины, максимально сокращающую время исследовательских работ на скважине, трудовые и материальные затраты на освоение гдубокоэалегающих объектов;
- предупредить осложнения, препятствующие реализации тепло
вого воздействия на ствол скважины.
Методы исследовании. Доставленные задачи решались путем:
многофакторного анализа существующих технологий освоения, исследования и эксплуатации залежей со сложными термобаричес-киыи условиями, вскрытых в зонах простирания вечной мерзлоты;
обобщения лабораторных и промысловых экспериментов;
уточнения физической постановки расчетных методик;
выявления параметров, усиливающих или ослабляющих воздействие на исследуемые процессы;
математического моделирования и расчетов на ЭВМ;
сравнительной опенки фактических и расчетных данных.
Научная новизна.
-
Предложен способ предварительного прогрева ствола скважины, исключающий образование гидратных и парафиновых пробок на период испытания скважины.
-
Разработан метод расчета температуры теплоносителя при циркуляции в стволе скважины с учетом нестационарности передачи тепла в окружающую породу.
2. Предложен способ снижения коэффициента тепяоотдачи жид-
кости-тешгоносктеля путем ввода в нее двух добазок, одна из которых увеличивает вязкость, а вторая - снижает статическое напряжение сдвига.
-
Предложен ускоренный метод определения оптимального перепада давления при испытании газоконденсатної скважины, реализация которого укладывается в срок проявления благоприятного температурного режима, созданного предварительным разогревом стзола.
-
Установлена приуроченность образования ледяных пробок в стволе скважин к глинистым слоям мерзлой тоящи.
Основные защищаемые положения. I. Способ предварительного прогрева ствола, позволяющий на определенное время обезопасить скважину от срыва испытания из-за гидрато- и парафико-закупоривания на оптимальных депрессиях на пласт при одновременном снижении общего времени освоения.
2. Метод расчета температуры промывочной жидкости, циркулирующей в стволе скважины, при условии нестационарное»! передачи тепла в окружающую скважину среду.
-
Способ снижения теплоотдачи жидкости-теплоносителя за счет изменения ее реологических свойств путем введения в нее высокомолекулярных компонентов.
-
Способ ускоренного определения оптимальной депрессии на пласт при испытании иефтегазоконденсатной скважины, длительность которого не превышает времени действия температурного экрана, созданного предварительным прогревом ствола.
-
Ледяные пробки в стволе остановленной скважины, мешающие
проведение прогрева циркуляцией теплоносителя, приурочені; к глинистым лропласткаы мерзлой толщи.
Практическая ценность и реализация работы. Результаты исследований позволили создать комплекс мер, впервые обеспечившие возможность проводить без осложнений испытания ниэ-кодебиткых скважин, вскрывших глубокие кефтегазоконденсатные пласты со сложными термобарическими условиями залегания. При этом разработанная технология исследования позволяет с помощью технических средств, имеющихся на разведочных скважинах, сократить обцее время испытания, провести его на оптимальных режимах, достаточно полно раскрываощих потенциальные возможности зядеги.
Внедрение комплекса разработок на нефтегазовом объекте ачимовской свиты Уренгойского месторождения дало прямую эко-ноыкческув эффективность от сокращения общего времени испытания скважины 16 тыс.руб., при этом была получена геологическая эффективность в виде прироста балансовых запасов залеж» 1,9 млн.тонн.
Фактический материал. В основу диссертационной работы положены результаты исследований, полученные автором во время трудовой деятельности в соответствии с планом научно-исследовательских работ, а также результаты теоретических, лабораторных и промысловых работ, проведенных в течение 1982-1990 гг. в ЗапСкбНИгаи.
Публикация работ. Бо теме диссертации опубликованы 10 работ, в том числе получены два авторских свидетельства, два положительных решения ВНИИПВ на выдачу авторского свидетельства.;
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на секциях и семинарах Ученого совета ЗапСибНИГНИ (Темень, 1985-1990 гг.), научно-технических конференциях Гдавтшень геологии (Тшень, 1986-
1989 гг.), на III и ІУ теоретических школах-семинарах "Тер
модинамика процессов нефтедобычи" (Темень, 1985-1987 гг.),
на выездной сессии АН СССР и МНТК "Нефтеотдача" (Баку,1967 г.), объединенной семинаре по механике многофазных сред ( Темень,
1990 г.).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит иэ введения, 4 глав, основных выводов и списка литературы. Работа изложена на Н8 страницах машинописного текста и содержат 25 иллюстрации.
В своей работе автор пользовался выводами и рекомендациями отечественных и зарубежных исследователей в области теплофизики и гидродинамики добычи нефти: И.Ы.Астрахан, К.О. Беннетта, Г.Бреннера, Э.Б.Бухгалтера, А.Г.Гройсмана, Б.В.Дегтярева, Д.Егера, Б.И.Есьмана, Н.С.Иванова, Г.Иоахима, Г.Карс-лоу, Л.Д.Дандау, Е.М.Лифпица, Дж.Е.ІЬйерса, В.И.Марона, Р.И. Медведсхого, А.Х.мирзаджанэаде, Р.И.Нигматудмна.Ф.Л.Саяхова, Дж.Хаппеля, И. А.Черного, Э.Б.Чехалша.
Список отечественной и зарубежной литературы содержит 45 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность и искреннюю признательность своему научному руководителю доктору технических наук, заместителю директора по научной работе Медведс-хому Р.И.