Экспресс-метод определения объема заколонных каверн при ремонтно-изоляционных работах в газовых скважинах
Ш.
М. КурбановБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Курбанов
Ш.
М. Экспресс-метод определения объема заколонных каверн при ремонтно-изоляционных работах в газовых скважинах // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
1671–1675. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85335.htm.
Аннотация. В статье приводится экспресс-метод определения объема заколонных каверн при длительной эксплуатации газовых скважин, основанный на замерах массы песка, выносимого из газовой скважины в единицу времени. Использование данного экспресс-метода позволит сократить затраты на ремонтно-изоляционные работы в газовых скважинах.
Ключевые слова:
ремонтно-изоляционные работы, экспресс-метод, заколонные каверны, продуктивная зона пласта, продуктивный коллектор
Текст статьи
Курбанов Шамиль Магомедрасулович,Кандидат технических наук, заместитель заведующего кафедрой «Бурение нефтяных и газовых скважин» Дагестанского политехнического университета г. Махачкалаshalym04@mail.ru
Экспрессметод определения объема заколонных каверн при ремонтноизоляционных работах в газовых скважинах
Аннотация.В статье приводится экспрессметод определения объема заколонныхкаверн при длительной эксплуатации газовых скважин, основанный на замерах массы песка, выносимого из газовой скважины в единицу времени. Использование данного экспрессметода позволит сократить затраты на ремонтноизоляционные работы в газовых скважинах.Ключевые слова:ремонтноизоляционные работы, экспрессметод, заколонные каверны, продуктивная зона пласта, продуктивный коллектор.
При длительной разработке газовых месторождений, продуктивные коллектора которых сложены неустойчивыми песчаниками, происходит интенсивное разрушение околоскважинной зоны продуктивного пласта с образованием заколонных каверн[1].Образование этих каверн в последующем интенсифицирует процесс обводнения скважин, что в свою очередь может потребоватьпроведения ремонтноизоляционных работ (РИР) в скважине[2].Для проведения РИР необходимо руководствоваться правильной оценкой объема заколонных каверн, что позволило бы свести к минимуму брак при ремонтноизоляционных работах. Неправильное определение объема заколонных каверн может привести к неполному заполнению изоляционным составом заколонного пространства в обводненном интервале. Наличие пластовых вод в заколонной каверне после РИР может поставить под вопрос успех последующих работ по созданию водоизоляционного барьера в скважине с использованием специальных реагентов, так как при взаимодействии водоизолирующих технологических жидкостей с пластовой водой может произойти преждевременное гелеобразование и таким образом ремонтные работы окажутся нерезультативными.Существуют акустические геофизические методы, позволяющие определить объем заколонных пустот. Но, в любом случае, эти методы, вопервых, весьма приблизительны, вовторых, требуют значительных затрат времени и средств. Производственники же нуждаются в простом, надежном и оперативном экспрессметоде определения объема заколонных каверн.При проведении комплекса газодинамических исследований производственники среди прочих параметров определяют величину q–содержание песка в продукции скважины,размерность которой равна г/м3. Зная q и дебит скважины Vв м3/сут можно определить общее количество песка, выносимое скважиной в сутки.:Qп= V*q
Предположим, что с начала эксплуатации скважины было выполнено несколько замеров, например 4. Нанесем эти замеры на график зависимости Qп=f(t), переведя их в точки координатной плоскости, где t–время, прошедшее с момента ввода скважины в эксплуатацию до искомого замера. Таким образом на координатную плоскость нанесем четыре точки (вместе с нулевой точкой получится пять). Полученные данные обрабатываются методами математической статистики и строится эмпирическая кривая зависимости Qп=f(t), показанная на рис.1. Суммарное количество песка, вынесенное скважиной к определенному моменту времени t1равно:Q1=∫�(�)���10
Оно будет численно равно площади фигуры, расположенной между графиком зависимости Qп=f(t), и осью абсцисс (рис.1). Так как последний замер скважины был сделан в момент времени t4, то общее количество песка, вынесенное скважиной к этому моменту времени составит:
Qcум=Q4=∫�(�)���40
Рис 1
Кривая зависимости Qп=f(t) экстраполируется до нулевого момента времени в одном направлении и до момента времени, для которого необходимо найти суммарный вынос песка в другом направлении. Таким образом количество песка, вынесенное скважиной в любой момент времени можно определить по найденной эмпирической зависимости Qп=f(t).Количество песка, вынесенное из скважины к моменту времени t4может быть приблизительно выражено площадью прямоугольного треугольникаОАВ, катетами которого являются численные значения t4и Q4:
Qсум=12*Q4*t4
Какаято часть песка, вынесенного из продуктивного коллектора, оседает на забое скважины и со временем уплотняется. Объем песка, аккумулированного на забое можно определить по формуле:
Vз=0,785*(hзиhзт)*Dв
Масса песка определяется по формуле:
Qз=ρп*Vз
Где hзи–глубина искусственного забоя, м; hзт–глубина текущего забоя, м; ρп–плотность песка, кг/м3; Dв–внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м.Общее количество песка, вынесенное из пласта будет равно:
Qt0АВQ= Qсум+ Qз
Учитывая, что продуктивный коллектор заглинизирован, определим общее количество вынесенной породы:
Qп= Qсум+ Qз+ Qгл= (Qсум+ Qз) + k*(Qсум+ Qз) = (k+ 1)*( Qсум+ Qз)
Где k–коэффициент заглинизированностиколлектора. Зная пористость коллектора можно определить объем породы, вынесенной из ПЗП.
Сначала определим объем скелета вынесенной породы Vс:
Vс= (Qсум+ Qз)/ ρп + k*(Qсум+ Qз)/ρгл
Объем порового пространства будет равен:
Vпор= kп* Vпород
Где ρгл–удельный вес глины; Kп–коэффициент пористости; Vпород –объем вынесенной породы.Так как объем породы
Vпор= Vс+ Vпор= Vс+ kп* Vпород
То Vпород= Vс/(1kп) или
Vпород=[1/(1 kп)]*[( Qсум+ Qз)/ ρп+ k*( Qсум+ Qз)/ ρгл] (1)
Найденная по формуле (1) величина Vпороди будет равна объему заколонной каверны в ПЗП.Чтобы оперативно и с достаточной степенью точности определить величину Qсумв промысловых условиях необходимо найти площадь заштрихованной фигуры на рис.2, образованной ломаной ОABCDс осью абсцисс t, где т. A, B,Cи Dпредставляют собой точки с координатами (t1,q1), (t2,q2), (t3,q3) и (t4,q4). Искомая площадь представляет собойсумму площадей простых геометрических фигур, которые можно определить при помощи элементарных алгебраических формул.
Q
D
С0
В А
t
Рис.2.
При водоизоляционных работах каверну в заколонном пространстве необходимо заполнить изолирующим тампонажным материалом, чтобы не было поступления воды в скважину. В существующих регламентах по водоизоляционным работам и глушению скважины[3,4,7]объем тампонажного раствора при установке моста принят равным двукратному объему внутриколонного пространства в интервале установки водоизоляционного моста с расчетом продавки одного объема в пласт. Зная объем Vпородмы будем знать точно, какой объем тампонажного раствора нам надо продавить в пласт. В дальнейшем, при положительных результатах промысловых испытаний величину Vпородможно будет включить в формулу объема тампонажного раствора при водоизоляционных работах. Тогда общий объем тампонажного раствора будет определяться по формуле:
Vц.р.= 0,785*hМ*DВ2+ Vпород
Где hМ–высота цементного стакана в скважине напротив интервала водоизоляционных работ.При полном заполнении заколонной каверны водоизоляционным составом может вообще отпасть необходимость в дорогостоящих операциях по созданию водоизоляционного экрана[5,6]. Таким образом может быть достигнут значительный экономический эффект при РИР в газовых скважинах.
Подведем предварительные итоги по вышеизложенному:1.Для качественного проведения ремонтноизоляционных работ в газовых скважинах необходимо оперировать количественной оценкой объема заколонных каверн, образующихся в результате выноса песка из неустойчивых продуктивных пластов при эксплуатации скважин.2.В настоящее время в промысловой практике отсутствует надежный и экономически привлекательный оперативный способ оценки объема заколонных каверн.3.В данной статье предлагается оперативный экспрессметод оценки объема заколонныхкаверн, основанный на промысловых замерах количества песка, выносимого из скважины в единицу времени.
Ссылки наисточники1.Ахметов А.А. «Капитальный ремонт скважин на Уренгойском месторождении», 2000, 210 с.2.Амиян В.А. «Применение пенных систем в нефтегазодобыче», 1987, 232 с.3.Цырин Ю.З. Крепление скважин с применением проходных пакеров 1987, 128 с.4.Теория и практика ремонтноизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах: учебное пособие/ И.И. Клещенко, Г.П. Зозуля, А.К. Ягафаров.Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. –344 с.5.О материалах для ремонтноизоляционных работ газовых и нефтяных скважин. Г.А. Ланчаков (ООО «Газпром добыча Уренгой»), Р.А. Ивакин (НПЦ «НефтемашНаука»), В.Г. Григулецкий (РГУ нефти и газа им.Губкина). Вести газовой науки, №2 (7)/20116.Опыт применения ремонтноизоляционных работ (РИР) на Самотлорском месторождении. Кубрак М.Г. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011, №2, 7.Блажевич В.А, Умрихина Е.Н., Уметбаев В.Г. Ремонтноизоляционные работы при эксплуатации нефтяных месторождений. Москва, Недра, 1981. 237с.
Экспрессметод определения объема заколонных каверн при ремонтноизоляционных работах в газовых скважинах
Аннотация.В статье приводится экспрессметод определения объема заколонныхкаверн при длительной эксплуатации газовых скважин, основанный на замерах массы песка, выносимого из газовой скважины в единицу времени. Использование данного экспрессметода позволит сократить затраты на ремонтноизоляционные работы в газовых скважинах.Ключевые слова:ремонтноизоляционные работы, экспрессметод, заколонные каверны, продуктивная зона пласта, продуктивный коллектор.
При длительной разработке газовых месторождений, продуктивные коллектора которых сложены неустойчивыми песчаниками, происходит интенсивное разрушение околоскважинной зоны продуктивного пласта с образованием заколонных каверн[1].Образование этих каверн в последующем интенсифицирует процесс обводнения скважин, что в свою очередь может потребоватьпроведения ремонтноизоляционных работ (РИР) в скважине[2].Для проведения РИР необходимо руководствоваться правильной оценкой объема заколонных каверн, что позволило бы свести к минимуму брак при ремонтноизоляционных работах. Неправильное определение объема заколонных каверн может привести к неполному заполнению изоляционным составом заколонного пространства в обводненном интервале. Наличие пластовых вод в заколонной каверне после РИР может поставить под вопрос успех последующих работ по созданию водоизоляционного барьера в скважине с использованием специальных реагентов, так как при взаимодействии водоизолирующих технологических жидкостей с пластовой водой может произойти преждевременное гелеобразование и таким образом ремонтные работы окажутся нерезультативными.Существуют акустические геофизические методы, позволяющие определить объем заколонных пустот. Но, в любом случае, эти методы, вопервых, весьма приблизительны, вовторых, требуют значительных затрат времени и средств. Производственники же нуждаются в простом, надежном и оперативном экспрессметоде определения объема заколонных каверн.При проведении комплекса газодинамических исследований производственники среди прочих параметров определяют величину q–содержание песка в продукции скважины,размерность которой равна г/м3. Зная q и дебит скважины Vв м3/сут можно определить общее количество песка, выносимое скважиной в сутки.:Qп= V*q
Предположим, что с начала эксплуатации скважины было выполнено несколько замеров, например 4. Нанесем эти замеры на график зависимости Qп=f(t), переведя их в точки координатной плоскости, где t–время, прошедшее с момента ввода скважины в эксплуатацию до искомого замера. Таким образом на координатную плоскость нанесем четыре точки (вместе с нулевой точкой получится пять). Полученные данные обрабатываются методами математической статистики и строится эмпирическая кривая зависимости Qп=f(t), показанная на рис.1. Суммарное количество песка, вынесенное скважиной к определенному моменту времени t1равно:Q1=∫�(�)���10
Оно будет численно равно площади фигуры, расположенной между графиком зависимости Qп=f(t), и осью абсцисс (рис.1). Так как последний замер скважины был сделан в момент времени t4, то общее количество песка, вынесенное скважиной к этому моменту времени составит:
Qcум=Q4=∫�(�)���40
Рис 1
Кривая зависимости Qп=f(t) экстраполируется до нулевого момента времени в одном направлении и до момента времени, для которого необходимо найти суммарный вынос песка в другом направлении. Таким образом количество песка, вынесенное скважиной в любой момент времени можно определить по найденной эмпирической зависимости Qп=f(t).Количество песка, вынесенное из скважины к моменту времени t4может быть приблизительно выражено площадью прямоугольного треугольникаОАВ, катетами которого являются численные значения t4и Q4:
Qсум=12*Q4*t4
Какаято часть песка, вынесенного из продуктивного коллектора, оседает на забое скважины и со временем уплотняется. Объем песка, аккумулированного на забое можно определить по формуле:
Vз=0,785*(hзиhзт)*Dв
Масса песка определяется по формуле:
Qз=ρп*Vз
Где hзи–глубина искусственного забоя, м; hзт–глубина текущего забоя, м; ρп–плотность песка, кг/м3; Dв–внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м.Общее количество песка, вынесенное из пласта будет равно:
Qt0АВQ= Qсум+ Qз
Учитывая, что продуктивный коллектор заглинизирован, определим общее количество вынесенной породы:
Qп= Qсум+ Qз+ Qгл= (Qсум+ Qз) + k*(Qсум+ Qз) = (k+ 1)*( Qсум+ Qз)
Где k–коэффициент заглинизированностиколлектора. Зная пористость коллектора можно определить объем породы, вынесенной из ПЗП.
Сначала определим объем скелета вынесенной породы Vс:
Vс= (Qсум+ Qз)/ ρп + k*(Qсум+ Qз)/ρгл
Объем порового пространства будет равен:
Vпор= kп* Vпород
Где ρгл–удельный вес глины; Kп–коэффициент пористости; Vпород –объем вынесенной породы.Так как объем породы
Vпор= Vс+ Vпор= Vс+ kп* Vпород
То Vпород= Vс/(1kп) или
Vпород=[1/(1 kп)]*[( Qсум+ Qз)/ ρп+ k*( Qсум+ Qз)/ ρгл] (1)
Найденная по формуле (1) величина Vпороди будет равна объему заколонной каверны в ПЗП.Чтобы оперативно и с достаточной степенью точности определить величину Qсумв промысловых условиях необходимо найти площадь заштрихованной фигуры на рис.2, образованной ломаной ОABCDс осью абсцисс t, где т. A, B,Cи Dпредставляют собой точки с координатами (t1,q1), (t2,q2), (t3,q3) и (t4,q4). Искомая площадь представляет собойсумму площадей простых геометрических фигур, которые можно определить при помощи элементарных алгебраических формул.
Q
D
С0
В А
t
Рис.2.
При водоизоляционных работах каверну в заколонном пространстве необходимо заполнить изолирующим тампонажным материалом, чтобы не было поступления воды в скважину. В существующих регламентах по водоизоляционным работам и глушению скважины[3,4,7]объем тампонажного раствора при установке моста принят равным двукратному объему внутриколонного пространства в интервале установки водоизоляционного моста с расчетом продавки одного объема в пласт. Зная объем Vпородмы будем знать точно, какой объем тампонажного раствора нам надо продавить в пласт. В дальнейшем, при положительных результатах промысловых испытаний величину Vпородможно будет включить в формулу объема тампонажного раствора при водоизоляционных работах. Тогда общий объем тампонажного раствора будет определяться по формуле:
Vц.р.= 0,785*hМ*DВ2+ Vпород
Где hМ–высота цементного стакана в скважине напротив интервала водоизоляционных работ.При полном заполнении заколонной каверны водоизоляционным составом может вообще отпасть необходимость в дорогостоящих операциях по созданию водоизоляционного экрана[5,6]. Таким образом может быть достигнут значительный экономический эффект при РИР в газовых скважинах.
Подведем предварительные итоги по вышеизложенному:1.Для качественного проведения ремонтноизоляционных работ в газовых скважинах необходимо оперировать количественной оценкой объема заколонных каверн, образующихся в результате выноса песка из неустойчивых продуктивных пластов при эксплуатации скважин.2.В настоящее время в промысловой практике отсутствует надежный и экономически привлекательный оперативный способ оценки объема заколонных каверн.3.В данной статье предлагается оперативный экспрессметод оценки объема заколонныхкаверн, основанный на промысловых замерах количества песка, выносимого из скважины в единицу времени.
Ссылки наисточники1.Ахметов А.А. «Капитальный ремонт скважин на Уренгойском месторождении», 2000, 210 с.2.Амиян В.А. «Применение пенных систем в нефтегазодобыче», 1987, 232 с.3.Цырин Ю.З. Крепление скважин с применением проходных пакеров 1987, 128 с.4.Теория и практика ремонтноизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах: учебное пособие/ И.И. Клещенко, Г.П. Зозуля, А.К. Ягафаров.Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. –344 с.5.О материалах для ремонтноизоляционных работ газовых и нефтяных скважин. Г.А. Ланчаков (ООО «Газпром добыча Уренгой»), Р.А. Ивакин (НПЦ «НефтемашНаука»), В.Г. Григулецкий (РГУ нефти и газа им.Губкина). Вести газовой науки, №2 (7)/20116.Опыт применения ремонтноизоляционных работ (РИР) на Самотлорском месторождении. Кубрак М.Г. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011, №2, 7.Блажевич В.А, Умрихина Е.Н., Уметбаев В.Г. Ремонтноизоляционные работы при эксплуатации нефтяных месторождений. Москва, Недра, 1981. 237с.
