Прогнозирование подъема газоводяного контакта

В газовой залежи сеноманского горизонта

Уренгойское ГКМ относится к одному из крупнейших в мире, размеры которого с юга на север составляют 200 км, а с запада на восток – 30-35 км. Месторождение является составной частью крупной меловой водонапорной системы, породы которой анизотропны. Пластовое давление в газовых коллекторах уравновешивается гидростатическим давлением подземных вод водонапорной системы. При уменьшении пластового давления в залежи водонапорная система реагирует на это вторжением подземных вод в залежь; при этом наблюдается падение гидростатического давления на границе «залежь - водонапорная система» в законтурной части и появление воды в скважинах, расположенных в пределах газовой залежи [2].

Движение пластовых вод в пределах залежи сдерживается наличием глинистых пород, которые препятствуют перемещению воды в залежи, как по простиранию, так и по разрезу (по вертикали). При наличии «литологических окон», высокой песчанистости разреза и значительных толщин (мощностей) коллекторов интенсивность поступления воды увеличивается, что проявляется в подъеме ГВК до 1,5-2 м/год и более.

С внедрением воды происходит расчленение залежи на отдельные участки, снижаются их газоотдача и дебиты эксплуатационных скважин, наблюдаются выход скважин из эксплуатации, разрушение коллектора и другие негативные явления. Поэтому прогнозирование внедрения воды в залежь и подъема ГВК является весьма актуальной задачей.

Изучение подъема ГВК на Уренгойском месторождении проводится с момента ввода залежи в разработку методами стандартной (НГК-60) и импульсной (ИННК-40) радиометрии, а также другими методами в кустах эксплуатационных, наблюдательных и пьезометрических скважин. В работах [27, 28] приводятся данные, характеризующие динамику подъема ГВК по данным методов радиометрии и гравиметрической съемки на ряде кустов эксплуатационных скважин Уренгойского месторождения за период 1979-1988 гг [2].

В целом, совместное влияние региональных и локальных факторов на пластовое давление определяется как общая для месторождения депрессия ΔР_пл = (ΔР_пл + ΔР_1пл)', описываемая уравнением:

ΔР_пл = 0,38 (Т- t₁) - 54 10⁵Q + 0,65, (1.1)

где Т – текущее время, годы;

t₁ – год начала эксплуатации;

Q – дебит эксплуатационной газовой скважины, тыс. м³/сут.

В соответствии с этим общий подъем ГВК контакта ∆Н может быть описан уравнением:

ΔН = 5 [0,38 (Т - t₁) - 54 10⁵Q + 0,45]. (1.2)

Таким образом, особенности горно-геологических условий сеноманских отложений в процессе их эксплуатации обусловливают высокий темп подъема ГВК, интенсивное гидратообразование, активное разрушение пород в ПЗП, образование различного рода пробок, что в конечном итоге является основной причиной резкого снижения темпов отбора газа и газоконденсата.

Влияние пескопроявления на продуктивность скважин

Одной из важнейших проблем сохранения производительности газовых и газоконденсатных скважин Западной Сибири является борьба с пескопроявлениями, предупреждение образования и ликвидация в скважинах глинисто-песчаных пробок.

Механизм образования таких пробок весьма многообразен и зависит от большого числа следующих факторов:

- литологической характеристики пород, слагающих коллектор;

- интенсивности обводнения слабосцементированных продуктивных пластов;

- режима отбора газа;

- активности процессов гидратообразования;

- типа бурового раствора, применяемого для первичного вскрытия продуктивного пласта, а также последующего капитального ремонта скважин и др.

Однако многообразие факторов, определяющих интенсивность разрушения коллектора, обусловливает значительные трудности в разработке методов предупреждения образования глинисто-песчаных и других пробок.

Проведенные в 1983 г. исследования по определению пескования скважин на Медвежьем и Уренгойском месторождении с помощью глубинных пробоотборников выявили начало выноса песка в 22 скважинах [29]. Количество выносимого песка было не значительно и оказывало влияние только на надежность установленных в скважинах забойных клапанов-отсекателей. Однако проведенные в 1994 г. комплексные исследования на 881 скважине этих месторождений установило, что вынос песка имеет место уже в 504 скважинах, при этом количество выносимого песка увеличилось и составляет от 1 до 5 г/сут. Это привело к выходу из строя и необходимости замены задвижек и отводов на линиях сброса воды и изменению технологического режима работы газовых эксплуатационных скважин. Исследования выноса механических примесей проводились на рабочих режимах с помощью устьевых породоуловителей и установки «Спектор-М».

Из полученных промысловых данных следует, что всякое отклонение от оптимального технологического режима работы скважины приводит к увеличению выноса механических примесей. Так, в соответствии с данными работы [30], к резкой интенсификации пескования приводит не столько скорость фильтрации, сколько ее изменение как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. То есть, вынос песка существенно возрастает при дестабилизации режима фильтрации, что характерно для ряда песковыносящих скважин.

Процессы, происходящие при дестабилизации режима фильтрации, могут быть объяснены следующим образом. При установившемся режиме фильтрации вокруг пор пласта, обсыпки ими отверстий фильтра формируется прочная «арочная» структура, силы сцепления, между частицами которой и перепад давления компенсируются при оптимальном режиме работы скважины. При изменении режима эксплуатации в ту или другую сторону меняется расход флюида через арочную структуру, создается или возникает перепад давления на «арке», что приводит к ее переформированию. Переформирование «арки» происходит после ее полного обрушения и выноса разрушенной породы из скважины, что приводит к интенсификации образования песчаных пробок. Новая «арка» формируется на расстоянии от отверстий пор грунта или фильтра, соответствующем измененному расходу через арку и возникающему перепаду давления при новом режиме.

Помимо отклонений от технологического режима важной причиной пескования скважин является тот факт, что эксплуатация Уренгойского месторождения ведется в условиях водонапорного режима. Продуктивные пласты слагаются неоднородными (по фильтрационным свойствам в вертикальном разрезе) породами с чередованием различных по проницаемости пропластков. Из-за сложного физико-литологического строения продуктивной толщи многие скважины обводняются преждевременно в результате прорыва подошвенных вод по высокопроницаемым пропласткам. Поступление подошвенных вод в продуктивную часть залежи - главная причина разрушения ПЗП и выноса песка на поверхность. В результате в ПЗП образуются каверны, а в стволе скважины - песчаные пробки [31].

Важной причиной, обуславливающей вынос механических примесей из скважин, является несоблюдение технологических мероприятий, обеспечивающих «плавный» ввод скважин в эксплуатацию после их остановки (для проведения исследований или КРС). Это подтверждает более чем двадцатилетний опыт эксплуатации скважин на ПХГ, приведенный в работе [32].

Таким образом, основным фактором, приводящим к выносу песка, является режим фильтрации флюида в околоскважинной зоне. При ламинарном режиме возможно формирование устойчивых арочных структур и предотвращение пескования при установившейся фильтрации. При турбулентном режиме фильтрации арочные структуры под воздействием пульсирующих скоростей и давлений на контуре разрушаются, что приводит к пескопроявлению. Нарушение устойчивости структуры наблюдается и при ламинарном режиме во время остановки скважины или при интенсификации откачки газа. При этом возникает пульсация давления на контуре арочной структуры, происходит гидравлический «удар» и режим фильтрации дестабилизируется. На пескопроявление существенно влияют кольматационные процессы. При кольматации снижается проницаемость пород, увеличивается скорость фильтрации, возникает ранняя турбулизация потока, что, как правило, приводит к интенсификации выноса песка.

Как было отмечено, продуктивные пласты Западной Сибири сложены неоднородными в вертикальном разрезе породами с включением пропластков глин, что обуславливает различную скорость фильтрации пластовых флюидов и приводит к преобладающему выносу песка из интервалов более проницаемых пород. В процессе эксплуатации объем вынесенной из наиболее продуктивных интервалов породы увеличивается, приводя к росту объема полостей (каверн), образующихся в околоскважинной зоне.

При увеличении объема каверны ее устойчивость снижается и при критических значениях происходит обрушение стенок, сопровождающееся резким увеличением количества поступающего в скважину песка, в результате чего формируется песчаная пробка. Если происходит обрушение каверны, то менее проницаемые песчаные породы из вышезалегающих интервалов, обогащенные глинистыми и другими кольматирующими минералами, частично перекрывают проницаемый интервал.

В процессе последующего отбора газа в нижней части наиболее проницаемого интервала вновь формируется каверна, но уже на менее протяженном интервале притока. При этом сопротивление притоку в околоскважинной зоне, за счет замещения более проницаемой породы на менее проницаемую, увеличивается, что приводит к еще большей неравномерности входящих скоростей фильтрации и более резкому развитию каверны в горизонтальном направлении.

Геологическим факторам, обуславливающим поступление песка из скважин, в большой степени сопутствуют технологические факторы на стадии бурения и освоения скважин. Применяемые буровые растворы по составу жидкой фазы обычно отличаются от состава пластовых вод, частично или полностью насыщающих рыхлые породы. Используемые при освоении скважин и обработке пластов кислотные и другие химически активные к породам и пропласткам глин растворы способствуют развитию в пласте ионообменных процессов, процессов массопереноса (в том числе осмоса), которые стимулируют растворение и разрушение природного цементирующего материала, изменение пористости, обуславливая дестабилизацию фильтрационного потока на ранней стадии эксплуатации скважин.

Так как в процессе бурения скважин фильтрат бурового раствора по-разному насыщает призабойную зону, то депрессии разрушения и характер их изменения во времени будут различными для скважин, вскрывающих один и тот же пласт. Известно, что от влагонасыщенности пористой среды с цементирующим глинистым материалом в значительной степени зависят прочностные свойства этой среды.

Зависимость депрессии разрушения от пластового давления на практике определяют по результатам исследования скважин на установившихся режимах [33]. При этом первичное исследование скважины, призабойная зона которой способна разрушаться, обязательно должно быть многоцикловым, с выходом в каждом цикле на режим с разрушением и отработкой на этом режиме до полного выноса частиц породы.

Таким режимам соответствует дебит, необходимый для захвата частиц породы с забоя и выноса их на поверхность, или достаточный для очистки перфорационных каверн. Поэтому, если на некотором режиме испытания с дебитом Q₀ происходит вынос частиц породы и дебит Q₀ значительно больше Q_min, необходимого для захвата этих частиц с забоя, то соответствующая этому режиму депрессия является депрессией разрушения [34]. При этом Q_min расчетным путем можно определить по формуле:

(1.3)

где D - диаметр НКТ, см;

Р - давление у башмака НКТ, МПа;

Z - коэффициент сверхсжимаемости;

T- температура, ºК;

γ₁ - относительная плотность газа по воздуху;

γ₂ - плотность частиц породы, кг/м³.

При Q₀ = Q_min вынос частиц не всегда свидетельствует о разрушении ПЗП. Чтобы убедиться, является ли полученная депрессия депрессией разрушения, необходимо при испытании скважины на этом режиме определить зависимость изменения количества выносимой породы во времени. Таким образом, увеличения во времени количества выносимой породы свидетельствует о ее разрушении, а полученная при испытании депрессия является депрессией разрушения. О повышении вероятности пескопроявления и образовании песчаных пробок в скважинах Уренгойского месторождения при превышении рабочего дебита над дебитом, при котором происходит разрушение ПЗП, свидетельствует тот факт, что из 408 скважин с дефектами различного характера около 10 % составляют скважины с наличием глинисто-песчаных пробок [34].

Помимо геологических и технологических факторов важное значение для оценки условий пескопроявления в скважинах имеет способ их заканчивания (с открытым забоем или обсаженным стволом), а также весь комплекс работ по заканчиванию скважины и качество их выполнения.

Таким образом, образование глинисто-песчаных пробок в результате разрушения ПЗП является одной из наиболее важных проблем, определяющих возможность сохранения проектной добычи газа на месторождениях Западной Сибири.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 535; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!