На правах рукописи

САВАСТЬИН МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ В ТРЕЩИННО-ПОРОВОМ ПЛАСТЕ (на примере Уренгойского месторождения) Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет (ТюмГНГУ) Научный консультант - кандидат технических наук Краснов Иван Игнатьевич

Официальные оппоненты: - доктор геолого-минералогических наук Ягафаров Алик Каюмович - кандидат физико-математических наук Вольф Альберт Альбертович Ведущая организация Общество с ограниченной ответственностью Тюменский научноисследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий (ООО ТюменНИИгипрогаз)

Защита состоится л 13 апреля 2006г. в 17-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.01 при ТюмГНГУ по адресу: 625039, г.

Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре ТюмГНГУ по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72, каб.

32.

Автореферат разослан л 13 марта 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор В.П. Овчинников 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время сложилась беспрецедентная ситуация со спросом на углеводородное сырье, причем в долгосрочной перспективе не предвидится факторов, способных это существенно изменить. В этой связи планируется ввод в промышленную разработку залежей углеводородов в ачимовской толще Уренгойского ГКМ. По различным оценкам в ачимовской толще Самбургско-Уренгойской зоны сосредоточено до 30% извлекаемых запасов газоконденсата, 9% нефти и 5.5% газа ЯНАО. Однако существует ряд проблем, возникающих при эксплуатации данных коллекторов. Так, например, выбор оптимального режима работы скважин в указанной зоне связан с необходимостью одновременного выполнения нескольких условий:

- создание депрессий, предотвращающих разрушение коллектора и вынос породы;

- обеспечение безгидратного режима работы скважин;

- создание условий максимального выноса конденсата с забоя скважины;

- оптимизация темпов падения пластового давления при разработке газоконденсатных залежей в сложнопостроенных коллекторах, емкостное пространство которых представлено высокопроницаемой системой, обеспечивающей фильтрацию пластового флюида в скважину и низкопроницаемой, содержащей основные запасы флюида.

Из этих условий в недостаточно полном объеме найдено решение двух последних задач условий оптимальности, что и предопределило выбор направления исследований.

Цель работы - обеспечение равномерного дренирования высоко- и низкопроницаемых пластовых систем газоконденсатных залежей в сложнопостроенных коллекторах путем разработки метода определения оптимального режима работы газовых скважин.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

- анализ моделей и реальных значений фильтрационных характеристик трещинно-поровых коллекторов глубокозалегающих пластов;

- выявление зависимости гидравлического режима фильтрации в двухемкостной среде от ее коллекторских свойств;

- расчет фазовых состояний многокомпонентных газоконденсатных систем и обработка фактических результатов исследований фазовых превращений углеводородных систем ачимовской толщи Уренгойского газоконденсатного месторождения;

- разработка и апробация методики интерпретации гидрогазодинамических исследований скважин для определения оптимального режима работы.

Научная новизна выполненной работы Обоснованы и разработаны:

- на основании проведения аналитические исследований существующих методик обработки кривых восстановления давления для сложнопостроенных коллекторов и моделей фильтрации пластового флюида, описывающих фильтрационно-емкостные свойства коллектора предложена методика их совместного использования для получения наибольшего количества параметров, характеризующих свойства трещинно-порового пласта;

- научно обосновано, что в условиях разработки ачимовской толщи различных зон Уренгойского месторождения газоконденсатная система по физическим свойствам приближается к жидкости;

- предложен метод определения оптимального дебита и депрессии газовой скважины с применением комплексной методики обработки данных гидродинамических исследований, применение которого в условиях разработки трещинно-поровых коллекторов обеспечивает экономное расходование пластовой энергии, предотвращает смыкание трещин, образование глубокой воронки депрессии, раннее обводнение скважинной продукции и снижает гидратообразование.

Практическая ценность и реализация Применение разработанного метода оптимизации режима работы скважины, способствующего максимизации коэффициента извлечения газоконденсата и обеспечивающего равномерное дренирование поровой и трещинной части коллектора, позволило повысить эффективность проектирования разработки газоконденсатнонефтяных залежей с неоднородным строением по площади и разрезу коллекторов. Полученные результаты нашли отражение в проектных решениях опытно-промышленной эксплуатации газоконденсатных залежей в ачимовской толще Уренгойского месторождения. Метод выбора оптимального дебита и депрессии скважин внедрен в практику работ в процессе пробной эксплуатации газоконденсатнонефтяных залежей в ачимовской толще на Уренгойском ГКМ.

Апробация работы Основные положения работы докладывались на заседаниях кафедр Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений, Бурение нефтяных и газовых скважин, Ремонт и восстановление скважин; региональной научнотехнической конференции Тюменского государственного нефтегазового университета УНаучные проблемы Западно-Сибирского нефтегазового регионаФ (Тюмень, 1999); всероссийской научно-технической конференции Проблемы совершенствования технологий строительства и эксплуатации скважин, подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса (Тюмень, 2001); региональной научно-практической конференции, посвященной 5-летию Института Нефти и Газа Новые технологии для ТЭК Западной Сибири (Тюмень, 2005); научно техническом совещании ООО ТюменНИИгипрогаз (Тюмень, 2006).

Публикации По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов и рекомендаций и списка использованных источников (107 наименований).

Изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков и таблицы.

Автор выражает глубокую признательность канд. геол.-минерал. наук М.Е. Стасюку, канд. техн. наук А.В. Стрекалову за помощь и содействие в выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первом разделе диссертации приведен критический анализ фактических данных о строении и условиях формирования ачимовских отложений. Исследования существующих представлений о моделях строения коллекторов ачимовской толщи позволяют судить о процессах осадконакопления и фильтрации насыщенных углеводородов в условиях высоких давлений и температур в трещинно-поровых коллекторах. Изучение фильтрации в сложнопостроенных коллекторах связано с построением моделей, выбор которых определяется результатами геолого-промысловых и геофизических скважинных и лабораторных экспериментальных исследований.

Совокупность проводимых исследований с одной стороны дает информацию о строении коллектора (однородный, трещиноватый, трещиновато-пористый, слоистый), с другой позволяет подобрать необходимую расчетную модель, адекватно описывающую фильтрационные процессы в коллекторе, используя которую можно решить обратную задачу подземной гидродинамики, т.е.

определить по результатам гидродинамических исследований фильтрационноемкостные параметры пласта.

Научные основы решались в работах А. Алагоа, С.В. Аплонова, А.Н.

Бабушкиной, К.С. Басниева, Г.И Баренблата, Ю.В. Брадучана, А.М.

Брехунцова, В.Н. Бородкина, В.С. Бочкарева, Ю.А. Буевича, С.Н. Бузинова, Д.

Бурдэ, А.М. Власова, Л.Ш. Гиршгорна, Н.К. Глубочевой, Т.Д. Голф-Рахт, С.А.

Горбунова, Ф.В. Гурари, Де Свана, Н.П. Дещени, Н.Н. Дурицкого, А.Е.

Еханина, Ю.П. Желтова, Н.А. Ирбэ, У.Г. Ишаева, Кареми, Л.П. Климушиной, Т.Ф. Колмакова, Ю.П. Коротаева, И.Н. Кочиной, Б.А. Лебедева, С.М.

ютомского, В.М. Максимова, Р.И. Медведского, А.Г. Мухера, А.Л. Наумова, А.А. Нежданова, И.И. Нестерова, В.С. Нустрова, В.В. Очибенина, И.М. Пирара, Полларда, В.А. Пономарева, А.К. Рейнольдса, Р. Рагхавана, К. Серра, А.И.

Сидоренкова, B.C. Соседкова, А.П. Соколовского, М.Е. Стасюка, А.П. Телкова, Н.А. Туренкова, И.Д. Умрихина, Уоррена-Рута, И.В. Ушатинского, К.М.

Федорова, В.Г. Фоменко, Э.Б. Чекалюка, И.Б. Червякова, В.И. Шпильмана, Ж.А. Эуба, К. С. Юсупова.

На основании построения карт пластовых давлений и температур проанализированы термобарические условия в залежах ачимовской толщи Уренгойского месторождения. Для построения карт пластовых давлений использовались пластовые давления, определенные при обработке кривых восстановления давления методом Хорнера.

Оказалось, что достаточное для построения карт количество замеров пластового давления в пределах исследуемой территории имеется только по пластам Ач и Ач, по остальным пластам данных явно недостаточно.

3-4 Результаты обработки КВД методом Хорнера показали, что определенные пластовые давления имеют различную степень достоверности вследствие следующих причин:

- недостаточная продолжительность остановки скважин для записи КВД, составлявшая в отдельных случаях 7-12 часов, что явно недостаточно для надежного прогнозирования начального пластового давления по методу Хорнера;

- сложная (S - образная) форма КВД, соответствующая коллекторам с двойной пористостью (трещинно-поровые или слоисто-неоднородные). В этом случае возможна значительная погрешность в определении пластового давления (если КВД не выходит на конечный участок).

По результатам исследования оказалось, что гистограмма распределения приведенного начального пластового давления для пласта Ач является 3-бимодальной с двумя максимумами 58 и 64 МПа (рисунок 1), что говорит о наличии как минимум двух изолированных друг от друга тел, формирующих пласт Ач.

3-54 56 58 60 62 64 Больше Давление, МПа Рисунок 1 - Распределение начальных пластовых давлений, приведенных к а.о.-3950 м, пласта Ач Восточно-Уренгойской зоны 3-В настоящее время, данный факт еще недостаточно изучен и существуют различные варианты разделения Ач на самостоятельные объекты разработки, 3-некоторые из которых приводятся в данной работе. Пласт Ач характеризуется нормальным распределением давления с модальным значением 63 МПа.

Пластовые температуры по пласту Ач характеризуются нормальным 3-распределением с модальным значением 122С, для пласта Ач также характерно нормальное распределение с модальным значением 124С.

частота В целом, пласты Ач и Ач на территории Уренгойского месторождения 3-4 характеризуются аномально высокими значениями пластовых давлений (коэффициент аномальности достигает 1.9).

Оценивая нефтегазоносность ачимовских отложений на территории ЯНАО можно сказать, что большинство нефтяных залежей, приуроченные к данным пластам, расположены в южной части района и имеют ограниченные запасы. Они характеризуется низкими, редко средними дебитами нефти.

Вследствие низких добывных возможностей ачимовские нефтяные залежи на данной территории практически не разрабатывают. Кардинально другой характер продуктивности имеют ачимовские отложения в северной части ЯНАО. С ними связаны крупные и гигантские по запасам залежи газа с высоким содержанием конденсата. В погруженных частях резервуаров отмечается наличие нефтяных оторочек (Восточно-Уренгойское, СевероСамбургское, Непонятное месторождения).

Во втором разделе в связи с тем, что ачимовские отложения относятся к трещинно-поровым коллекторам сделан анализ существующих моделей аппроксимирующих трещинно-поровые и слоисто-неоднородные коллектора и методик для обработки данных гидродинамических исследований скважин на неустановившихся режимах (КВД и КПД) в коллекторах этих типов, изучению свойств которых посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных авторов.

Математическая задача сводится к решению системы дифференциальных уравнений в частных производных, для интегрирования которой применяется преобразование Лапласа. Полученные соотношения позволяют найти параметры пласта, не совершая обратного преобразования, которое, как правило, можно осуществить лишь в предельных случаях. Искомые коэффициенты гидропроводности и пьезопроводности определяются по кривым, построенным в координатах, включающих изображение по Лапласу.

Общим в рассмотренных моделях является разделение пласта на две среды, отличающиеся своими фильтрационными и емкостными свойствами.

Все рассматриваемые модели применимы для упругого режима и не содержат рекомендаций, за исключением Ю.А. Буевича, по определению критических давлений, при которых начинается смыкание первичных трещин, или возникновение новых, вторичных. В зависимости от используемых допущений о строении коллектора и математического аппарата при обработке результатов испытаний удается определить разное количество фильтрационно-емкостных параметров. В основном, кроме модели Полларда и способов ЗапСибНИГНИ и А.Ю. Буевича решения получены методом преобразования Лапласа. Обратные преобразования приведены для определенных интервалов изменения параметров, учитывающих свойства сложно-построенного коллектора, причем эти параметры различны у разных авторов. Как правило, на КПД и КВД имеются три участка, характеризующих фильтрационные свойства систем трещин и характер перетока из матрицы НП в трещины или ВП. Первый участок соответствует притоку жидкости в скважину по системе трещин, второй - перетоку флюида из матрицы в трещины, третий - притоку из матрицы через трещины в скважину.

Наиболее информативными для определения фильтрационно-емкостных параметров сложнопостроенного коллектора характеризующих двухемкостную среду, являются методики Р.И. Медведского, Уоррена-Рута, К. Сера и ЗапСибНИГНИ.