АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ТЕКУЩИХ ДОБЫЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ТЕКУЩИХ ДОБЫЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Научная статья

Келигов М.-Б.С.*

Тюменский Индустриальный Университет, Тюмень, Россия

* Корреспондирующий автор (rem-06[at]list.ru)

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы анализа и оценки текущих добычных характеристик эксплуатационных скважин по результатам газодинамических исследований. В связи с нарастающим истощением газовых месторождений за последние два десятилетия первоочередной задачей топливно-энергетических компаний является оценка критериев, позволяющих определить эффективность разработки сеноманских залежей газа в условиях сниженного пластового давления. Существуют технологические и технико – экономические критерии разработки.

Практическое значение статьи заключается в том, что исследование может быть использовано для обоснования технологических и технико-экономических критериев разработки сеноманских залежей газа в условиях снижения пластового давления.

Ключевые слова: добыча, скважина, эксплуатация, газовые месторождения, промысел.

AN ANALYSIS AND EVALUATION OF CURRENT PRODUCTION CHARACTERISTICS OF PRODUCTION WELLS BASED ON THE RESULTS OF GAS-DYNAMICS STUDIES

Research article

Keligov. M.-B.S.*

Industrial University of Tyumen, Tyumen, Russia

* Corresponding author (rem-06[at]list.ru)

Abstract

The article deals with the analysis and evaluation of the current production characteristics of production wells based on the results of gas-dynamics studies. Due to the increasing depletion of oil fields over the past two decades, the primary task of fuel and energy companies is to assess the criteria for determining the effectiveness of the development of Cenomanian gas deposits in reduced reservoir pressure. There are technological, technical and economic criteria for such development.

The practical significance of the article lies in the fact that the study can be used to substantiate the technological, technical and economic criteria for the development of Cenomanian gas deposits in conditions of reduced reservoir pressure.

Keywords: production, well, operation, gas fields, development

Введение

Одной из актуальных задач повышения эффективности разработки крупных газовых месторождений является задача обоснования и назначения технологических режимов эксплуатации скважин, при которых обеспечивается плановая производительность промысла.

Материалы и методы исследования

В работе наряду с общими методами научного анализа (сводно-логическим и сравнительным) использовался комплексный подход, модели и методы системного анализа, объектно-ориентированная методология проектирования сложных систем (Object Mode lfor System Design - OMSD), методы экономического и математического моделирования, имитационное моделирование. В целях повышения достоверности результатов исследований и обоснованности рекомендаций в работе используются экономико-математические методы разработки и моделирование.

Результаты исследования и их обсуждение

Трудно найти такие проблемы при проектировании, которые бы имели столь многовариантное и сугубо субъективное решение, как технологический режим. В большинстве случаев отсутствуют какие-либо обоснованные критерии, превышение которых было бы нецелесообразным.

Режим эксплуатации каждой скважины должен обосновываться с учетом возможности деформации, разрушения призабойной зоны, образования песчано-жидкостной пробки в пределах интервала перфорации, образования конуса подошвенной воды, гидратов в призабойной зоне и в стволе, конструкции скважины и т.д. Который должен быть использован при прогнозировании показателей разработки. Расчет технологического режима работы скважин должен проводиться с учетом всех ограничений, накладываемых основными объектами газового промысла, такими как газосборная сеть, установка комплексной подготовки газа, дожимная компрессорная станция, межпромысловый коллектор [7].

Газодинамические исследования скважин являются одним из основных методов контроля за разработкой месторождения и необходимы для получения исходных данных для подсчета дренируемых запасов газа, проектирования и анализа разработки, обустройства промысла, обоснования технологического режима эксплуатации скважин и наземных сооружений, оценки эффективности ремонтно-профилактических работ и работ по интенсификации притока в скважинах [1].

К газодинамическим методам исследования скважин относится снятие кривой восстановления давления после остановки, снятие кривых стабилизации давления и дебита при пуске скважины в работу на определенном режиме (с определенным диаметром шайбы, штуцера, диафрагмы) и снятие индикаторной кривой, отражающей зависимость между забойным давлением и дебитом при работе скважины на различных режимах [8].

Газосборная система газового промысла представляет собой группы кустов с подключением в шлейфы, по которым газ поступает на установке комплексной подготовки газа. На каждом кусте через гребенку подключаются от 2 до 5 скважин в один шлейф. Часть шлейфов объединена попарно и подключена к коллекторам диаметром 426 мм. Для коллектора группы кустов Западно-Песцовой площади используются трубы диаметром 273 - 530 мм. Общая протяженность шлейфов колеблется в широком диапазоне от 584 до 31075 м.

Всего на скважинах сеноманской газовой залежи X площади (рисунок 1.) за весь срок эксплуатации проведено более 1000 исследований на стационарных режимах фильтрации.

Рис. 1 – Контур площади -X Уренгойского месторождении

 

Анализ динамики коэффициентов фильтрационных сопротивлений во времени показывает, что на всем сроке разработки выделяются определенные периоды (рисунок 2).

Рис. 2 – Динамика коэффициентов фильтрационных сопротивлений на установке комплексной подготовки газа -X Уренгойского месторождении

 

Первый охватывает 2004 – 2007 гг., в течение которого осуществлялось разбуривание площадей и загрязнение призабойной зоны пласта скважин фильтратами технических растворов при вскрытии продуктивных отложений, что отрицательно влияло на величину коэффициентов продуктивности и фильтрационных коэффициентов. Следующий период включает 2008 – 2010 гг. и характеризуется постепенным уменьшением и стабилизацией коэффициентов продуктивности по мере очистки призабойной зоны пласта эксплуатационных скважин.

С 2010 г. характерно увеличение фильтрационных коэффициентов «а» в 1,8 раза относительно значений на конец второго периода. Увеличение коэффициента «а» свидетельствует об активном внедрении подстилающих вод, следует отметить, что уменьшение значений коэффициента «а» после 2014 г. вероятно связано с уменьшением отборов в связи с сокращением добычи. Сохранение показателей коэффициента «b» на прежнем уровне свидетельствует об отсутствии ухудшений состояния призабойной зоны пласта. Отрицательные значения фильтрационного коэффициента «а» связано с тем, что газодинамические исследования проводилось только на режимах с высоким дебитом, причем существенно изменяющихся при увеличении депрессии, а также сопровождающихся высоким значением фильтрационного коэффициента «b».

Для анализа продуктивных характеристик скважин установки комплексной подготовки газа -X Уренгойского месторождения были построены индикаторные диаграммы в координатной плоскости  по результатам газодинамических исследований за период 2004-2015 гг. На индикаторной диаграмме были построены графики, количество которых соответствует количеству проведенных исследований за весь анализируемый период на скважине по точкам, соответствующим количеству исследованных режимов в рамках каждого газодинамического исследования. Каждая линия располагается выше (ниже) других, что показывает ухудшение (улучшение) продуктивных характеристик скважины с течением времени. Данные линии показывают изменение дебита на аналогичном режиме при одинаковой депрессии, либо изменение приложенной депрессии для получения одинакового дебита.

Далее для каждого проведенного исследования по формуле (1) рассчитывалось среднее значение коэффициента продуктивности  и строился график динамики продуктивности [9].

    (1)

где  – коэффициент продуктивности;

n – количество режимов;

– депрессия на режиме, МПа;

 – дебит на режиме, тыс. м³/сут.

Для оценки изменения продуктивности скважины с течением времени использовались данные нескольких последних газодинамических исследований, в среднем охватывающие период 4-5 лет, и, в случае изменения  более чем на 15 % - 20 %, делался вывод об ухудшении или улучшении продуктивности скважины.

В результате анализа индикаторных диаграмм по скважинам, работающим без ограничения, построенных по результатам проведенных газодинамических исследований за все время эксплуатации скважин было выявлено:

- ухудшение продуктивности в 12 исследованных скважинах

- улучшение продуктивности в 9 исследованных скважинах

- незначительные изменения продуктивных характеристик относительно результатов газодинамических исследований, проведенных ранее в 79 скважинах

В результате анализа индикаторных диаграмм по скважинам, работающих с ограничением режима, построенных по результатам проведенных газодинамических исследований за все время эксплуатации скважин было выявлено:

- ухудшение продуктивности в 19 исследованных скважинах;

- улучшение продуктивности в 10 исследованных скважинах;

- незначительные изменения продуктивных характеристик относительно результатов газодинамических исследований, проведенных ранее в 33 скважинах;

Можно отметить, что скважины, на которых не происходит изменение продуктивных характеристик или отмечается их улучшение, эксплуатируются с оптимальными режимами и отборами газа.

Из 101 скважины установки комплексной подготовки газа -X, эксплуатирующейся без ограничения режима на 12 скважинах (11,9 %), а также из 62 скважин, эксплуатирующихся с ограничением на 19 скважинах (30,6 %) наблюдается ухудшение продуктивных характеристик, таким образом ограничение режима работы скважин по геолого-техническим причинам может привести к ухудшению продуктивности данных скважин.

Всего ухудшение продуктивных характеристик отмечено на 31 эксплуатационной скважине, по данным скважинам можно сделать следующие выводы:

1) из анализа сравнения продуктивности по кустам скважин можно отметить, что из 31 скважины:

а) на семи скважинах коэффициент продуктивности ниже средних расчетных по соседним кустовым скважинам;

б) на 13 скважинах наблюдается ухудшение продуктивных характеристик более интенсивно, чем в среднем падение по всему кусту скважин;

в) по остальным 11 скважинам продуктивность незначительно отличается от средних показателей по кусту;

2) из анализа положения текущего газо-водяного контакта относительно интервала перфорации можно отметить, что из 31 скважины:

а) на 12 скважинах по имеющимся данным о текущем положении уровне газо-водяного контакта, расстояние от текущего газо-водяного контакта относительно до нижних перфорационных отверстий составляет менее 10-12 м, что подтверждается данными гидрохимического анализа проб выносимой жидкости на двух скважинах

б) на восьми скважинах зафиксировано обводнение нижних перфорационных отверстий, что подтверждается данными гидрохимического анализа проб выносимой жидкости на пяти скважинах

в) на остальных 11 скважинах уровень текущего газо-водяного контакта выше нижних перфорационных отверстий больше, чем на 12 м и отсутствуют данные об анализе проб выносимой продукции, на данных рекомендуется отобрать пробы жидкости;

3) на семи скважинах с ухудшением продуктивных характеристик по результатам интерпретации данных гидрохимического анализа проб выносимой скважиной продукции наблюдается интенсивный вынос пластовой жидкости, вероятно связанный с подъемом газо-водяного контакта, в т. ч. из нижележащих обводнённых интервалов через негерметичность цементного камня за эксплуатационной колонной;

4) из анализа изменения рабочих дебитов скважин, работающих без ограничения, можно отметить:

а) на девяти скважинах по мере снижения продуктивных характеристик наблюдается уменьшение среднесуточных дебитов более чем на 100 тыс. м³/сут. при условии максимальных отборов газа в зимний период;

6) скважины, на которых уровень текущего газо-водяного контакта определяется выше нижних перфорационных отверстий, а также вынос пластовой жидкости подтверждается результатом гидрохимического анализа проб выносимой продукции рекомендуется рассмотреть при формировании программы геолого-технологических мероприятий. 

Заключение

Таким образом, по результатам анализа продуктивности эксплуатационных скважин установки комплексной подготовки газа -X Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения можно сделать следующие выводы:

- основной причиной снижения продуктивных характеристик скважин, а также увеличение фильтрационных коэффициентов «а» и «b», является преждевременное обводнение скважин, связанное с подъемом газо-водяного контакта вследствие пиковых нагрузок и опережающих отборов газа.

- в связи с отсутствием данных по замерам уровня текущих забоев скважин невозможно оценить влияние скапливающейся призабойной жидкости на продуктивные характеристики;

- рекомендуется проводить исследования по кривой восстановления давления при закрытии скважин с рабочих режимов в связи с сокращением отборов;

- по всему эксплуатационному фонду скважин рекомендуется проводить шестикомпонентный анализ проб выносимой скважинами продукции, проводить геофизические исследования для оценки динамики подъема уровня текущего газо-водяного контакта;

- не превышать максимально-допустимую проектную депрессию при отборах газа из-за риска интенсивного подтягивания конуса подошвенной воды [10].

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Авдеева Л.А. Совершенствование методов планирования применения гидроразрыва пласта на нефтяных скважинах / Л.А.Авдеева, И.А.Соловьева, А.И.Гильмутдинов // Евразийский юридический журнал. 2018. № 6 (128). С. 411-414.
2. Гильмутдинов А.И. Совершенствование методов планирования геолого-технических мероприятий с учетом минимального рентабельного дебита скважин / А.И.Гильмутдинов, Л.А.Авдеева // Проблемы и тенденции развития инновационной экономики: международный опыт и российская практика: Материалы VI Международной научно-практической конференции. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2016. С. 103-105.
3. Диагностический анализ вопроса эффективности проведения гидравлического разрыва пласта / И.Г.Фаттахов, П.М.Малышев, А.Ф.Шакурова и др. // Фундаментальные исследования. 2015. № 2(27). С. 6023-6029.
4. Алиев З. С. Руководство по проектированию разработки газовых и газонефтяных месторождений / З. С. Алиев, В. В. Бондаренко. - Печора: Время, 2013. -894 с.
5. Арехов В.В. Диагностика состояния технических средств добычи и промысловой подготовки газа на основе последовательных измерений их эксплуатационных характеристик / В.В. Арехов, А.И. Ермолаев, А.А. Касьяненко // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности - № 5, 2016. - с. 44-47.
6. Ивановский И.И. Оборудование для сбора и подготовки газа на промыслах / И.И. Ивановский, И.С. Куликова, И.А. Мерициди. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. 2014. - 421 с.
7. Шешуков Н.Л. Сбор и подготовка продукции газовых и газоконденсатных месторождений / Н.Л. Шешуков. – Учебное пособие. – Тюменский государственный нефтегазовый университет – Тюмень, 2013. – 100 с.
8. Голик, В.И. Подземная разработка месторождений: Учебное пособие / В.И. Голик. - М.: Инфра-М, 2017. - 384 c.
9. Покрепин, Б.В. Разработка нефтяных и газовых месторождений: Учебное пособие / Б.В. Покрепин. - СПб.: Профессия, 2015. - 318 c.
10. Покрепин, Б.В. Разработка нефтяных и газовых месторождений: Учебное пособие / Б.В. Покрепин. - Рн/Д: Феникс, 2018. - 224 c.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Avdeeva L.A. Sovershenstvovanie metodov planirovanija primenenija gidrorazryva plasta na neftjanyh skvazhinah [Improvement of Methods for Planning the Use of Hydraulic Fracturing in Oil Wells] / L.A. Avdeeva, I.A. Solov'eva, I. Gil'mutdinov // Evrazijskij juridicheskij zhurnal [Eurasian Legal Journal]. 2018. № 6 (128). pp. 411-414. [in Russian]
2. Gil'mutdinov A.I. Sovershenstvovanie metodov planirovanija geologo-tehnicheskih meroprijatij s uchetom minimal'nogo rentabel'nogo debita skvazhin [Improvement of Methods of Planning Geological and Technical Measures Taking Into Account the Minimum Cost-Effective Flow Rate of Wells] / A.I. Gil'mutdinov, L.A. Avdeeva // Problemy i tendencii razvitija innovacionnoj jekonomiki: mezhdunarodnyj opyt i rossijskaja praktika: Materialy VI Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Problems and Trends in the Development of Innovative Economy: International Experience and Russian Practice: Materials of the VI International Scientific and Practical Conference]. Ufa: UGNTU, 2016. pp. 103-105. [in Russian]
3. Diagnosticheskij analiz voprosa jeffektivnosti provedenija gidravlicheskogo razryva plasta [Diagnostic Analysis of the Issue of the Effectiveness of Hydraulic Fracturing] / I.G.Fattahov, P.M.Malyshev, A.F.Shakurova et al. // Fundamental'nye issledovanija [Fundamental Research]. 2015. № 2(27). pp. 6023-6029. [in Russian]
4. Aliev Z. S. Rukovodstvo po proektirovaniju razrabotki gazovyh i gazoneftjanyh mestorozhdenij [Guidelines for the Design of the Development of Gas and Gas-Oil Fields]. / Z. S. Aliev, V. V. Bondarenko - Pechora: Vremja, 2013. - p. 894 [in Russian]
5. Arehov V.V. Diagnostika sostojanija tehnicheskih sredstv dobychi i promyslovoj podgotovki gaza na osnove posledovatel'nyh izmerenij ih jekspluatacionnyh harakteristik [Diagnostics of the State of Technical Means of Gas Extraction and Field Treatment Based on Sequential Measurements of Their Operational Characteristics] / V.V. Arehov, A.I. Ermolaev, A.A. Kas'janenko // Avtomatizacija, telemehanizacija i svjaz' v neftjanoj promyshlennosti [Automation, Telemechanization and Communication in the Oil Industry] - № 5, 2016. - pp. 44-47. [in Russian]
6. Ivanovskij I.I. Oborudovanie dlja sbora i podgotovki gaza na promyslah [Equipment for Collecting and Preparing Gas in the Fields]. / I.I. Ivanovskij, I.S. Kulikova, I.A. Mericidi - M.: RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina. 2014. - p. 421 [in Russian]
7. Sheshukov N.L. Sbor i podgotovka produkcii gazovyh i gazokondensatnyh mestorozhdenij. – Uchebnoe posobie. [Collection and Preparation of Products of Gas and Gas Condensate Fields. - Textbook.] / N.L. Sheshukov – Tjumenskij gosudarstvennyj neftegazovyj universitet – Tjumen', 2013. – p. 100 [in Russian]
8. Golik, V.I. Podzemnaja razrabotka mestorozhdenij: Uchebnoe posobie [Underground Mining of Deposits: Textbook] / V.I. Golik. - M.: Infra-M, 2017. - p. 384 [in Russian]
9. Pokrepin, B.V. Razrabotka neftjanyh i gazovyh mestorozhdenij: Uchebnoe posobie [Development of Oil and Gas Fields: Textbook] / B.V. Pokrepin. - SPb.: Professija, 2015. - p. 318 [in Russian]
10. Pokrepin, B.V. Razrabotka neftjanyh i gazovyh mestorozhdenij: Uchebnoe posobie [Development of Oil and Gas Fields: Textbook] / B.V. Pokrepin. - Rn/D: Feniks, 2018. - p. 224 [in Russian]