WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

УДК 550.83:622.24(031)

БАЛДИН АНАТОЛИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КУМУЛЯТИВНОЙ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИСКВАЖИННОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА

Специальность 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы

поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2008

Диссертация выполнена в ООО «Пермский инженерно-технический центр «Геофизика» (ООО «ПИТЦ «Геофизика»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Гайворонский Иван Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор

Валиуллин Рим Абдуллович

кандидат технических наук

Павлов Владимир Иванович

Ведущая организация: ЗАО «НТФ «ПерфоТех» (г.Москва)

Защита состоится «25» декабря 2008 г. в 1500 часов, в конференц зале на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 520.020.01 при Открытом Акционерном Обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО «НПФ «Геофизика») по адресу: 450005, г.Уфа, ул. 8-ое Марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика»

Автореферат разослан «24» ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор химических наук Д.А.Хисаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одним из важнейших элементов, определяющих потенциальные возможности скважины, является так называемая прискважинная зона пласта (ПЗП) - объем продуктивного пласта, вскрытый данной скважиной и примыкающий к ней, в котором потери энергии на движение флюида существенны. При эксплуатации скважин состояние ПЗП постоянно изменяется вследствие как различных природных явлений, так и целенаправленной производственной деятельности, предусматривающей увеличение дебитов добывающих или приемистости нагнетательных скважин.

Установлено, что на изменение дебита скважин более сильное влияние оказывает снижение, а не увеличение проницаемости ПЗП по сравнению с проницаемостью невозмущенной (естественной) породы. Исследования показали, что снижение проницаемости в непосредственно прилегающей к скважине зоне пласта может достигать 100-кратной величины и более. При вскрытии продуктивного пласта, от качества которого в значительной степени зависит последующая эксплуатация скважины, и на всех стадиях разработки месторождения необходимо сохранять и восстанавливать естественную проницаемость ПЗП.

При строительстве скважины фильтрационные свойства ПЗП ухудшаются. Поэтому после окончания ее строительства целесообразно проведение работ по улучшению гидродинамической связи скважины с пластом.

При наличии околоскважинной зоны продуктивного пласта с ухудшенной проницаемостью качество вторичного вскрытия будет определяться тем, насколько надежно удастся связать скважину с незагрязненной зоной пласта. Известно, что методы вторичного вскрытия пласта применяются на этапах заканчивания, эксплуатации и ремонта скважин, а также для интенсификации притока флюида.

В настоящее время все более широкий интерес проявляется к разработкам так называемых комплексных, сочетающих в себе перфораторный и генераторный модули, аппаратов, технологии применения которых позволяют обеспечить за одну спуско-подъемную операцию совместно или последовательно кумулятивную перфорацию скважины и воздействие на пласт продуктами сгорания зарядов твердого топлива. Эффективность гидродинамической связи скважины с продуктивным пластом, которая может быть получена с помощью таких комплексных аппаратов и технологий, существенно превышает эффективность гидродинамической связи скважины с продуктивным пластом, обеспечиваемую при применении как существующих, так и перспективных кумулятивных перфораторов. Технологии, осуществляемые с применением аппаратов, сочетающих в себе перфораторный и генераторный модули, позволят гарантированно, за счет газодинамического воздействия через перфорационные каналы на продуктивный пласт с образованием в пласте сетки трещин, обеспечить гидродинамическую связь скважины с продуктивным пластом при больших зонах загрязнения ПЗП.

Для повышения эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений разработка и совершенствование комплексных аппаратов, сочетающих в себе перфораторный и генераторный модули, а также технологий их применения в различных геолого-технических и геолого-физических условиях является актуальной задачей как с теоретической, так и с практической точки зрения.

Цель диссертационной работы. Разработка и внедрение комплексной технологии, обеспечивающей проведение за одну спуско-подъемную операцию кумулятивной перфорации скважины и последующей газодинамической обработки ПЗП.

Основные задачи исследований

1. Патентные и литературные исследования, анализ известных конструктивных схем комплексных устройств и технологий для кумулятивной перфорации и газодинамического воздействия на продуктивный пласт.

2. Выбор принципиальной схемы комплексного устройства, позволяющего за одну спуско-подъемную операцию выполнить последовательно кумулятивную перфорацию скважины и газодинамическое воздействие на продуктивный пласт продуктами сгорания твердотопливных зарядов.

3. Обоснование работоспособности твердотопливных зарядов при действии на них ударных нагрузок, возникающих вследствие детонации кумулятивных зарядов, и возможности воспламенения твердотопливных зарядов продуктами детонации.

4. Разработка физико-математической модели газодинамического воздействия на ПЗП как элемента комплексной технологии и совокупности взаимозависимых физических процессов, протекающих в устройстве, скважине и продуктивном пласте, позволяющей рассчитать изменение давления в скважине и размеры образующихся трещин в зависимости от геолого-технических, геолого-физических условий скважины и характеристик твердотопливных зарядов.

5. Экспериментальное определение скорости горения твердых топлив при высоких давлениях с учетом тепловых потерь.

6. Отработка конструкции комплексного устройства и технологии его применения при скважинных испытаниях, оценка эффективности комплексной технологии в различных геолого-технических и геолого-физических условиях скважин.

Методы решения поставленных задач

Применение теории ударных волн и теории состояния реальных газов, физико-математическое моделирование, экспериментальные исследования в скважинах, анализ и обобщение промысловых данных.

Научная новизна

1. На основании выполненных расчетов и оценки действующих на твердотопливные заряды ударных нагрузок, образующихся во внутренней полости комплексного устройства, доказано отсутствие детонации твердотопливных зарядов и их надежное воспламенение при детонации кумулятивных зарядов, что обеспечивает возможность применения этого устройства как основы комплексной технологии воздействия на ПЗП.

2. Разработана физико-математическая модель газодинамического воздействия продуктами сгорания твердотопливных зарядов на ПЗП как совокупность взаимозависимых физических процессов, возникающих в устройстве, скважине и продуктивном пласте. Модель позволяет до проведения обработки скважин обосновать комплексную технологию путем выбора конструкции, размеров и количества твердотопливных зарядов, расчета изменения давления в скважине и размеров образующихся трещин в зависимости от скважинных условий и характеристик твердотопливных зарядов.

3. Получены, с учетом тепловых потерь в сосуде постоянного объема, зависимости скорости горения от давления для баллиститных ракетных и смесевых твердых топлив, применяемых в скважинных газогенерирующих устройствах, что позволяет до проведения обработки скважин выбрать параметры комплексной технологии в зависимости от конкретных скважинных условий.

Основные защищаемые положения

  1. Комплексная технология воздействия на пласт с применением устройства, состоящего из газосвязанных перфораторной с кумулятивными зарядами и газогенерирующей с твердотопливными зарядами частей, внутренние объемы которых представляют собой единую герметичную полость, что обеспечивает за одну спуско-подъемную операцию последовательное выполнение кумулятивной перфорации скважины и газодинамического воздействия на продуктивный пласт продуктами сгорания твердотопливных зарядов через образованные перфорационные каналы для создания эффективной гидродинамической связи с продуктивным пластом при вторичном его вскрытии.
  2. Физико-математическая модель газодинамического воздействия на продуктивный пласт продуктами сгорания твердотопливных зарядов через образованные перфорационные каналы как элемента комплексной технологии, которая учитывает взаимозависимые физические процессы, протекающие в комплексном устройстве, скважине и продуктивном пласте.
  3. Конструкции твердотопливных зарядов, обеспечивающие возможность выбора компоновки снаряжения газогенерирующей части комплексного устройства с целью достижения оптимальных параметров газодинамического воздействия на продуктивный пласт для конкретных геолого-технических и геолого-физических условий скважины, и зависимости скорости горения твердых топлив от давления при высоких его значениях, характерных для условий нефтяных и газовых скважин.

Практическая ценность и реализация работы

1. Полученные научные результаты использованы предприятиями ОАО «ВНИПИвзрывгеофизика» и ООО «Пермский ИТЦ «Геофизика» для разработки и внедрения при непосредственном участии автора комплексной технологии применения устройства ГП105 («Перфоген»), обеспечивающего за одну спуско-подъемную операцию последовательное выполнение кумулятивной перфорации скважины и газодинамического воздействия через перфорационные каналы на продуктивный пласт продуктами сгорания твердотопливных зарядов.

2. Промышленное производство неснаряженного устройства ГП105, кумулятивных зарядов и твердотопливных зарядов освоено Нефтекамским машиностроительным заводом, ОАО «ВНИПИвзрывгеофизика» и пороховыми предприятиями России соответственно.

3. Промышленное применение комплексной технологии воздействия на пласт с применением устройства ГП105 «Перфоген» успешно освоено на предприятиях ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» (ранее ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМНЕФТЬ», ООО СП «Кама-нефть», ЗАО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»), ЗАО «Уральская нефтяная компания», ЗАО «ЛУКОЙЛ-АИК», ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» (ТПП «Когалымнефтегаз»), ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз».

Апробация работы

Основное содержание диссертации докладывалось и обсуждалось на научно-технических конференциях, советах и семинарах предприятий ОАО «ВНИПИвзрывгеофизика», ООО «Пермский ИТЦ «Геофизика» и ООО «Лукойл-Пермь» в 2000-2006 г.г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ в изданиях, рекомендованных ВАК, в том числе 3 патента России на изобретения и 2 патента России на полезные модели.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованных источников из 97 наименований, содержит 129 страниц текста, в том числе 20 рисунков и 11 таблиц.

Автор выражает особую благодарность своему научному руководителю действительному члену РАЕН, д.т.н., проф. Гайворонскому И.Н., который был идейным вдохновителем и постоянным наставником данной работы. Автор благодарит ведущих инженеров-конструкторов ООО «ПИТЦ «Геофизика» Рябова С.С. и Сухорукова Г.И. за помощь в выполнении работы, к.т.н. Дуванова А.М. за ценные замечания на этапе апробации работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели, основные задачи исследований и методы их решения.

В первой главе проведен анализ конструкций известных скважинных устройств для кумулятивной перфорации скважины и технологий газодинамической обработки ПЗП, разработанных и предложенных российскими учеными и специалистами: Фридляндером Л.Я., Григоряном Н.Г., Гайворонским И.Н., Кузьмицким Г.Э., Амеличевым А.Т., Тахаутдиновым Ш.Ф., Хисамовым Р.С., Минибаевым Ш.Х., Падериным М.Г., Крощенко В.Д., Ликутовым А.Р., Меркуловым А.А. и др. Показаны достоинства и недостатки этих устройств и технологий. В результате анализа выбрана принципиальная схема комплексного устройства для реализации комплексной технологии воздействия на пласт, позволяющей гарантированно обеспечить гидродинамическую связь скважины с продуктивным пластом при больших зонах загрязнения ПЗП.

Комплексное устройство представлено на рис.1 и состоит из газосвязанных перфораторной 1 с кумулятивными зарядами 2 и газогенерирующей 3 с твердотопливными зарядами 4 частей, внутренние объемы которых представляют собой единую герметичную полость.

Сформулированы и обоснованы основные технические требования к комплексному устройству, унифицированному на базе кумулятивного перфоратора ПК105-7, и его элементам. Комплексное устройство может применяться в различных компоновках в зависимости от геолого-технических и геолого-физических условий скважин.

На основании теории ударных волн и результатов исследований распространения ударных волн в трубах проведена оценка работоспособности твердотопливных зарядов комплексного устройства. Показано, что твердотопливные заряды, размещенные в газогенерирующей части комплексного устройства, не детонируют от воздействия ударных волн, распространяющихся во внутренней полости устройства от мест установки детонирующих кумулятивных зарядов, что обеспечивает работоспособность его при проведении геофизических работ в скважинах.

На основании теории состояния реальных газов проведен расчет давления и температуры газа во внутренней полости комплексного устройства в момент окончания работы кумулятивных зарядов.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»