Перспективных технологий депрессионного вскрытия. Нарушение естественного состояния призабойной зоны пласта при репрессионном вскрытии бурением
 Скачать 6.93 Mb.
|
|
Депрессионное бурение на ГНТ (гибкая непрерывная труба) одна из перспективных технологий депрессионного вскрытия. Нарушение естественного состояния призабойной зоны пласта при репрессионном вскрытии бурением. Методы оценки качества вскрытия продуктивных пластов. Скин-фактор как количественная мера несовершенства скважин Автор: Епихин А.В. асс.каф. бурения скважин Томск-2014 г. Лекция – 4 часа Институт природных ресурсов Кафедра бурения скважин Тема №1 Нарушение естественного состояния призабойной зоны пласта при репрессионном вскрытии бурением. Методы оценки качества вскрытия продуктивных пластов. Скин-фактор как количественная мера несовершенства скважин. 2 Качество вскрытия пласта и заканчивания скважины Качество заканчивания скважин может быть оценено по результатам проведения испытаний пласта как эксплуатационного объекта, на финальной стадии заканчивания. Реальная скважина оценивается по степени её несовершенств по сравнению с гидродинамически совершенной скважиной. Существует несколько видов несовершенств скважины: скважина несовершенная по степени вскрытия ; скважина, несовершенная по характеру вскрытия ; скважина несовершенная по качеству вскрытия Скважина несовершенная по степени вскрытия вскрывает продуктивный пласт не на всю толщину. Такую скважину можно проиллюстрировать графически Степень совершенства по степени вскрытия оценивается отношением толщины вскрытой части пласта к его мощности δ1=b/h, где b - толщина вскрытой части пласта, h - мощность пласта. b Схема притока в скважину несовершенную по степени вскрытия 3 Качество вскрытия пласта и заканчивания скважины Скважина считается несовершенная по характеру вскрытия , когда связь пласта со скважиной осуществляется не через открытый забой, а через перфорационные каналы. Степень совершенства по характеру вскрытия оценивается отношением где ΣS перф – суммарная площадь перфорационных отверстий, a S скв - площадь стенки скважины в интервале продуктивного пласта. , / 2 скв перф S S δ Схема притока в скважину, несовершенную по характеру вскрытия Скважина, у которой проницаемость коллектора в ПЗП снижена по сравнению с естественной проницаемостью пласта, называется несовершенная по качеству вскрытия Степень совершенства по качеству вскрытия оценивается отношением средней проницаемости пласта в призабойной зоне k пзп , к проницаемости пласта k пл : 3 = k пзп / k пл Схема притока в скважину, несовершенную по качеству вскрытия 4 Качество вскрытия пласта и заканчивания скважины Скважина совершенная по степени, характеру и качеству вскрытия называется гидродинамически совершенной скважиной. Дебит гидродинамически совершенной скважины Q с в м 3 /сек может быть рассчитан по формуле Дюпюи: Q с = 2 k пл h (P пл – P з )/( ln(R пзп / Rс) где – k пл – проницаемость пласта в м 2 , h – мощность пласта в м, P пл – пластовое давление в МПа, Pз – забойное давление в МПа, - вязкость пластового флюида в (МПа*с), R пзп – радиус призабойной зоны пласта в м, Rс – радиус скважины в м. 5 Качество вскрытия пласта и заканчивания скважины Формула Дюпюи для реальной скважины отличатся от формулы Дюпюи для гидродинамически совершенной скважины тем, что в ней вводятся параметры, С1, С2, С3 характеризующие несовершенную скважину, которые рассчитываются через степень совершенства скважины по формулам: Для расчета притока пластового флюида к системе взаимодействующих несовершенных скважин важное значение имеет понятие приведенного радиуса. Приведенным радиусом R пр называется радиус такой фиктивной совершенной скважины, дебит которой при прочих равных условиях равен дебиту гидродинамически несовершенной скважины. ; 1 1 1 1 1 b h C δ ; 1 1 1 2 2 перф скв S S C δ 1 1 1 3 3 пзп пл k k C δ ln 2 3 2 1 С С С R R P P h k Q с пзп с пл пл р ln 2 с пзп с пл пл р R R P P h k Q 6 Качество вскрытия пласта и заканчивания скважины Для оценки качества заканчивания скважины можно использовать коэффициент гидродинамического совершенства , под которым понимают отношение дебита реальной скважины Q р к дебиту Q с этой же скважины, если бы она была гидродинамически совершенной (т.е. если бы скважина имела открытый забой полностью вскрытого бурением пласта и естественную проницаемость в ПЗП). Из этого определения и приведённых выше формул можно записать: ln ln ln ln 3 2 1 пр пзп с пзп с пзп с пзп с p R R R R C C C R R R R Q Q За рубежом для оценки степени совершенства скважины по качеству вскрытия продуктивного пласта применяют такой показатель загрязнения продуктивного пласта как скин-эффект S к : R з –радиус загрязнённой зоны пласта; R с – радиус скважины. Если S к >0, то это означает, что проницаемость вскрытой части пласта уменьшилась, если S к =0, то проницаемость ПЗП осталась неизменной. Если S к <0, то проницаемость ПЗП стала выше проницаемости пласта. , 1 ln з пл c з к k k R R S 7 Факторы, влияющие на качество вскрытия продуктивного пласта величина репрессии на пласт ΔР РЕПР =Р ЗГС +Р ЗГД - Р ПЛ (связана с плотностью бурового раствора, режимами бурения и СПО); продолжительность репрессивного воздействия; свойства бурового раствора; конструкция скважины в интервале продуктивного пласта. Механизмы загрязняющего действия бурового раствора на продуктивный пласт и методы борьбы с ними • Проникновение фильтрата бурового раствора химическое взаимодействие с пластовыми флюидами с образованием твёрдых осадков – индивидуальный подбор состава, исключающего образование осадков, образование бронирующих эмульсий (капли нефти в фильтрате) - применение ПАВ, набухание глинистой фазы коллектора – применение ингибиторов набухания; • Проникновение твёрдой фазы бурового раствора глубокая механическая закупорка пор – введение в состав бурового раствора кислоторастворимых сводообразующих частиц, взаимодействие с осадками и эмульсиями фильтрата и совместная закупорка каналов – подбор состава бурового раствора, исключающего образование осадков. Качество вскрытия пласта и заканчивания скважины 8 Тема №2 Депрессионное бурение. Области применения. Достоинства и недостатки. 9 Бурение на депрессии 10 Бурение на депрессии Year Country Operator Detalies 1995 Cermany DED Lisen RWE-DEA Brotbrunn gas storage 1996 Australia WAPET Denmark Moorsk Coiled Tubing Netherlands NAM Coiled Tubing UK Pentex Oil field onshore 1997 UK Shell First Offshore Well Mexico Pemex Pffshore Well GOM Indonesia Mobi Arun gas field (depleted) Spain SESA Algeria Sonarco Oman PDO Argentina YPF 1998 UK Shell Offshore Barque and Cipper UK Edinburgh Oil and Gas Coiled tubing gas storage onshore Indonesia Kutpec Osoil Indonesia Gulf Italy Agip/SPI Sicily 1999 UK Shell Galloon and Barque Sharrjah BP Amoco История развития в Европе (буровые подрядчики). 11 Бурение на депрессии Преимущества -Увеличение скорости проходки - Увеличение срока службы долота -Минимизация проблем в стволе скважины -Снижение времени работ - Уменьшение повреждения пласта - Добыча в процессе бурения - Непрерывная оценка параметров продуктивного пласта - Увеличение добычи, высокий начальный КИН - Уменьшение воздействия на окружающую среду - Безопасность бурения 12 Бурение на депрессии Недостатки - Увеличение стоимости бурового оборудования - В некоторых случаях неустойчивость ствола скважины - Непрерывное поддержание заданных условий бурения - Ограничение в использования систем измерения - Возможно ухудшение коллекторских свойств -Стихийные поглощения промывочной жидкости - Усиленный контроль над процессом бурения, - Воспламеняемость и коррозия 13 Бурение на депрессии Рекомендации к использованию - Трещиноватого коллектора, подверженного серьезному воздействию буровым раствором при использовании обычной технологии бурения с возможность потери циркуляции - Пласты с аномально низким давлением, возможна потеря циркуляции бурового раствора и ухудшение показателей бурения, возможность НГВП. - Горизонтальное бурение, минимизируя ухудшение коллекторских свойств пласта из-за не проникновения фильтрата бурового раствора при использовании обычной технологии. - Скважины для подземного хранения нефти и газа минимизируя ухудшение коллекторских свойств - Капитальный ремонт, минимизируя загрязнения пласта при повторном глушении скважины, сокращая время вывода ее на режим эксплуатации. 14 Бурение на депрессии Ограничения по использованию - Пласты с аномально высоким давлением и проницаемостью: не смотря на то, что пласты с высокой проницаемостью, первоочередные кандидаты на использование предлагаемой технологии с точки зрения сохранения коллекторских свойств, влияние аномально высокого давления может привести к росту давления во всей циркуляционной системе и как следствие, разрушению поверхностного оборудования. -«Набухающие», не стабильные пласты, из-за угрозы потери ствола скважины в следствие свое неустойчивости. - Водозаборная скважина, которая не требует значительно увеличения скорости проходки или улучшения коллекторсикх свойств. - Бурение многопластовой залежи с разными пластовыми давлениями, из-за возможности разрыва одного из пропластков. В этом случае оптимальным является применение бурового раствора на нефтяной основе для защиты пластов и снижения риска бурения. 15 Дополнительно: оборудования для ввода азота, смешивания его с кислородом и воздухом. (криогеонное оборудование и мембранные фильтры. Бурение на депрессии Технологии. Бурение на азоте. 16 Бурение на депрессии Технологии. Бурение на природном газе. Используются: -три фазовых сепаратора -нагнетатели -регуляторы давления (Adjustable choke) -манифольды -детекторы газа -факельная система 17 Бурение на депрессии Технологии. Mudcap drilling. Выбуренная порода сразу же закачивается в пласт под действием создаваемых давлений, небольшие гидроразрывы. 18 Бурение на депрессии Технологии. Другие технологии. -бурение с продувкой увлажненным воздухом с добавлением ингибиторов коррозии; -бурение устойчивыми пенами; -бурение жидкостью насыщенной газом; - растворы на водной и нефтяной основе с инжекцией газа (азот, природный газ) для уменьшения его удельного веса. 19 Бурение на депрессии Технологии. Методы инжекции газа в буровой раствор. Через колонну бурильных труб Через затрубное пространство 20 Бурение на депрессии Технологии. Схемы ПВО. - гибкие трубы вращающийся превентор - обычные трубы 21 Бурение на равновесии давлений Заканчивание. - Обычная технология: 20-40% потеря первоначальных свойств пласта при цементировании; Использование пакера-пробки - Спуск хвостовика и перфорация; - Спуск хвостовика с щелевидными отверстиями; - Открытым стволом; 1 2 3 4 5 6 Замена скважинной жидкостью Спуск хвостовика 22 Бурение на равновесии давлений Рекомендуется: • пласты, теряющие свои первоначальные свойства в процессе бурения и заканчивания;. • пласты, проблематичные для бурения (прилипание бурильной колонны, потеря циркуляции); • гетерогенный или высоко слоистые пласты с разной проницаемостью и пористостью; • пласты, в которых скорость проходки мала при использовании обычной технологии. Не рекомендуется: • скважины с низкой стоимостью бурения; • пласты с низкой проницаемостью; • слабо объединенные формирования; •скважины с низкой устойчивостью ствола; •скважины, с многократными зонами различных друг от друга давлений. 23 Бурение на равновесии давлений Сравнительный анализ Глубина скважины – 2 070 метров, проницаемость продуктивного интервала – 30 мД № п/п Параметр Обычная технология Бурение на депрессии 1 Стоимость бурения, $ 149 500 229 375 2 Стоимость заканчивания, $ 141 100 90 445 3 Общая стоимость скважины, $ 290 600 319 820 4 Запасы газа, MCF 550 000 550 000 5 Запасы нефти, STB 11 000 11 000 6. Первоначальный дебит по газу, MSFD 278 645 7. Окупаемость, лет 4.38 1.91 8. Норма прибыли, % 13,94 42,4 9. Прибыль на инвестированный капитал $/$ 1.45 1.58 10. Будущий доход, $ 130 635 186 370 11. Скин-фактор +10 0 24 Тема №3 Бурение на ГНТ (гибкая непрерывная труба) одна из перспективных технологий депрессионного вскрытия. 25 Тема №3.1 Вводная часть 26 Колтюбинг (coiled tubing) - длинномерная труба на барабане. Впервые массовое использование гибких труб большой длины было осуществлено при проведении операции по форсированию Ла-Манша при высадке союзных войск во Франции во время второй мировой войны. Для обеспечения снабжения войск горючим было развернуто 23 нитки трубопроводов по дну пролива: 6 трубопроводов были стальными с внутренним диаметром 76,2 мм , а остальные имели композиционную конструкцию – внутри слой из свинца, снаружи стальная оплетка. Укладку стальных трубопроводов проводили с плавучих катушек диаметром порядка 12 м . На них были намотаны секции трубопроводов длиной 1220 м . каждая секция, в свою очередь, состояла из сваренных встык труб длиной 6,1 м . В России идея использования колонны гибких труб (КГТ) начала внедряться Н.В.Богдановым в 50-х годах для спуска в скважину электропогружного центробежного насоса. При этом кабель, питающий погружной электродвигатель, располагался внутри колонны гибких труб. Подобное решение позволяло не только ускорить процесс выполнения спускоподъемных операций при смене насоса, но и обеспечивал сохранность кабеля при эксплуатации искривленных скважин. Бурение и подземный ремонт скважин с применением гибких труб Колтюбинговые технологии 27 при исследовании скважин: обеспечение возможности доставки приборов в любую точку горизонтальной скважины; высокая надежность линии связи со спускаемыми приборами; при выполнении подземных ремонтов: отсутствует необходимость в глушении скважины и, как одно из следствий, не ухудшаются коллекторские свойства призабойной зоны продуктивного пласта; сокращается время проведения спускоподъемных операций за счет исключения свинчивания (развинчивания) резьбовых соединений колонны труб; уменьшается период подготовительных и заключительных операций при развертывании и свертывании агрегата; исключается загрязнение окружающей среды технологической и пластовой жидкостями; при проведении буровых работ: исключается возникновение ситуаций, связанных с внезапными выбросами, открытым фонтанированием; обеспечивается возможность бурения с использованием в качестве бурового раствора нефти или продуктов ее переработки. позволяет осуществлять вскрытие продуктивного пласта оптимальным образом и совмещать процесс бурения с отбором пластовой жидкости. Бурение и подземный ремонт скважин с применением гибких труб Преимущества 28 самопроизвольное и неконтролируемое скручивание КГТ; невозможность принудительного проворота КГТ; ограниченная длина труб, намотанных на барабан; сложность ремонта КГТ в промысловых условиях. Бурение и подземный ремонт скважин с применением гибких труб Недостатки В настоящее время специалисты различных фирм ежегодно выполняют порядка тысячи операций на скважинах с использованием колонн гибких труб. Применять КГТ начали для осуществления наиболее простых операций при проведении ПРС - очистки колонны труб и забоев от песчаных пробок. При внедрении данной технологии использовали КГТ с наружным диаметром 19 мм . В настоящее время созданы буровые установки, работающие с колоннами диаметром 114,3 мм . 29 |