Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ОЦЕНКА ПРИТОКА ГАЗА В СКВАЖИНУ ПРИ НАЛИЧИИ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ НА ЗАБОЕ

Мамчистова А.И. 1 Насыров И.И. 2 Мамчистова Е.И. 3
1 ООО «ТюменНИИгипрогаз»
2 ООО «Сиам-Инжиниринг» ГК «Интегра»
3 ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
Настоящая статья посвящена исследованию притока газа в скважину с песчаной пробкой. Песчаная пробка оказывает существенное влияние на добывные возможности скважины, что влечет за собой снижение уровня добычи газа по всему месторождению в целом. Для решения данного вопроса необходимо выполнять своевременные капитальные ремонты по очистке забоя от песка, а также оптимизировать режим работы скважины. В работе приведена блок-схема алгоритма, положенного в основу разработанного аналитического метода по математическому описанию работы скважины в условиях образования песчаной пробки на забое. В результате проделанных исследований можно сделать вывод, что с помощью точечной оценки притока газа можно оперативно оценить условия работы скважины и определить рекомендации по её дальнейшей эксплуатации. При возникновении необходимости определить скважину на механическую очистку забоя от песка с целью оптимизации условий притока газа к скважине.
песчаная пробка
добыча газа
капитальный ремонт
забой скважины
интервал перфорации
1. Зотов Г.А., Алиев З.С. Инструкция по комплексному исследованию газовых скважин. – М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006. – 384 с.
2. Мамчистова А.И., Апасов Р.Т. Анализ образования песчаных пробок на забоях скважин сеноманской газовой залежи Ямбургского месторождения // Проблемы развития газовой промышленности Сибири: сб. тез. докл. XVII науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов (21–25 мая 2012 г.). – Тюмень, 2012. – С. 117–118.
3. Мамчистова А.И., Варламов В.А. Анализ причин образования песчаных пробок на забоях газовых скважин // Известия высших учебных заведений «Нефть и газ». – 2012. – № 2. – С. 70–73.
4. Мамчистова А.И., Петелина Е.А. Определение оптимального режима работы скважины при образовании песчаной пробки // Известия высших учебных заведений «Нефть и газ». – 2013. – № 1. – С. 75–79.
5. Сохошко С.К. Развитие теории фильтрации к пологим и горизонтальным газовым и нефтяным скважинам и ее применение для решения прикладных задач. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2008. – 211 c.
6. Сохошко С.К., Мамчистова А.И., Хакимов А.А., Гурбанов И.И. Моделирование работы пологого ствола газовой скважины с песчаной пробкой на забое // Нефть и газ Западной Сибири: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию Тюменского индустриального института. Том 1. Разработка и эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. – Тюмень, 2013.
7. Сохошко С.К., Насыров И.И Математическое обоснование расчета оптимального дебита газа в условиях образования песчаной пробки // Моделирование процессов разработки месторождений, транспортировки нефти и газа: международная научно-практическая конференция. – С. 53–61.

В процессе эксплуатации скважины в зависимости от устойчивости коллектора, депрессии на пласт, конструкции скважины, ее дебита и распределения дебита по интервалу вскрытия пласта, содержания жидкости в потоке может образовываться песчаная пробка [3], отрицательно влияющая на технологический режим работы скважины. Поэтому при выборе технологического режима работы таких скважин необходимо учесть хотя бы те факторы, которые могли бы исключить возможность образования песчаной пробки [4]. Количественное влияние песчаной пробки соизмеримо с влиянием несовершенства скважины на ее дебит и связано, кроме высоты пробки, с ее проницаемостью.

При обработке результатов промысловых исследований газовых скважин на стационарных режимах фильтрации используется двухчленный закон фильтрации, описывающий характер притока газа.

Данный закон является общим, он справедлив для газа во всем диапазоне изменения числа Рейнольдса.

Само уравнение притока газа при нелинейном двухчленном законе фильтрации газа к скважине имеет вид

mamchist01.wmf (1)

где pпл – пластовое давление, кгс/см2; pз – забойное давление, кгс/см2; Q – дебит газа, м3/сут; a, b – коэффициенты фильтрационного сопротивления, зависящие от несовершенства скважины, геометрических характеристик зоны дренирования, параметров продуктивного пласта и свойств газа.

В результате фильтрационные коэффициенты a и b можно определить следующим образом [1]:

mamchist02.wmf (2)

mamchist03.wmf (3)

где pат – атмосферное давление, кгс/см2; k – проницаемость пласта, Д; z – коэффициент сверхсжимаемости, д.ед.; Rк – радиус контура питания, м; Rс – радиус скважины, м.

Следует отметить, что промысловый контроль эксплуатации скважины позволяет определить коэффициенты фильтрационного сопротивления в определенный момент времени, характеризующий условия фильтрации, искаженные дополнительным сопротивлением от песчаной пробки на забое.

Постоянный поиск новых решений в области разработки и контроля эксплуатации скважин привел к тому, что условия оптимальной работы скважин формируются не частотой и количеством промысловых исследований, а качеством и плотностью её аналитического контроля на математической базе.

Таким образом, контроль эксплуатации газовых скважин с песчаной пробкой на забое сводится к контролю её величины и зависимости от неё конечной продуктивности.

Данная задача может быть реализована путем оценки точечного притока газа к интервалу перфорации.

Предположим, что ствол скважины имеет n перфорационных отверстий, причем каждое i-е отверстие работает с дебитом mi [5]. Так же учтем предположение, что высота пробки находится на уровне j-го отверстия (рис. 1).

Таким образом, получаем ствол скважины, разделенный на две части:

  • первая часть заполнена песком и включает в себя (1...j – 1) отверстия;
  • вторая часть свободна от песка и включает в себя (j...n) перфорационные отверстия.

Дополнительно требуется рассмотрение движения потока газа, как в интервале перфорационных отверстий, так и между ними, с изменением фильтрующей массы по интервалу притока газа. В итоге необходимо сформировать математическую модель, в основе которой лежит решение задачи с учетом течения газа в вышеуказанных четырех зонах [6]. Решение полученной модели позволит не только оценить работу скважин, но и сделать экспресс-прогноз по влиянию величины песчаной пробки на продуктивность исследуемой скважины.

pic_82.tif

Рис. 1. Схема движения флюида, в стволе частично заполненного песком

Работа предлагаемого метода заключается в определении величины песчаной пробки согласно приведенному ниже алгоритму.

Ниже приведена блок-схема алгоритма, лежащего в основе разработанного аналитического метода по математическому описанию работы скважины в условиях образования песчаной пробки на забое (рис. 2).

Оценка эффективности разработанного алгоритма будет проверена путем сопоставления расчетных и фактических результатов, полученных на основе промысловых исследований.

Рассмотрим работу нескольких скважин одного из месторождений Западной Сибири. Данное месторождение находится на поздней стадии разработки, что обусловлено снижением уровня добычи газа [2].

Согласно геофизическим исследованиям, работа рассматриваемых скважин осложнена наличием песка на забое, из-за чего снижается их производительность.

На рис. 3 представлена зависимость дебита газа от величины заполнения интервала перфорации песчаной пробкой.

На рис. 4 показан профиль точечного притока газа в интервале перфорации с учетом различной степени заполнения его песком, по которому можно оценить характер влияния песчаной пробки на рабочий интервал пласта [7].

pic_83.tif

Рис. 2. Блок-схема метода по математическому описанию работы скважины в условиях образования песчаной пробки на забое

pic_84.wmf

Рис. 3. Зависимость дебита газа от различной высоты песчаной пробки

pic_85.wmf

Рис. 4. Профиль притока газа в интервале перфорации при различной высоте песчаной пробки

В результате такой оценки потери добычи газа по данным скважинам от полного перекрытия интервала перфорации песчаной пробкой составляют более 65 %.

Результаты расчета математической модели по всем трем случаям были сопоставлены с фактическими данными (рис. 5). Среднеарифметическое отклонение точности расчета от фактических показателей составляет не более 5 %.

Необходимо отметить, что точность расчета существенно зависит от величины эквивалентной проницаемости, которая задается по исследуемому участку. Разные источники могут приводить результаты существенного отклонения (ГИС, ГДИС и др.), но накопление статистики и выполнение корреляции результатов на их базе может привести к дальнейшему выводу коэффициента отклонения (соотношения), который может быть применен для контроля выполняемых исследований на данных скважинах и на месторождении в целом.

Несмотря на вышеуказанное, проработка дополнительного инструмента контроля добывающих скважин, с целью предупреждения негативных последствий и эффективного планирования базовых показателей добычи и ремонтных работ, актуальна на протяжении уже многих лет и оправдывает возникновение данных пренебрежений.

pic_86.wmf

Рис. 5. Сопоставление расчетно-фактических значений величины песчаной пробки

Выводы

В совокупности всего представленного можно утверждать, что путем точечной оценки притока газа можно оперативно оценить условия работы скважины и определить рекомендации по её дальнейшей эксплуатации. При возникновении необходимости определить скважину на механическую очистку забоя от песка с целью оптимизации условий притока газа к скважине.


Библиографическая ссылка

Мамчистова А.И., Насыров И.И., Мамчистова Е.И. ОЦЕНКА ПРИТОКА ГАЗА В СКВАЖИНУ ПРИ НАЛИЧИИ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ НА ЗАБОЕ // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 4-1. – С. 87-91;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40131 (дата обращения: 08.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074