WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Уткаев Евгений Александрович

ОЦЕНКА ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ СКВАЖИНЫ ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Специальность: 25.00.20 – «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэродинамика и горная теплофизика»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте угля Сибирского отделения Российской академии наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Тайлаков Олег Владимирович

Официальные оппоненты: Гоголин Вячеслав Анатольевич, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», профессор Коряга Михаил Георгиевич, кандидат технических наук, Представительство в г. Новокузнецке, Кемеровской области ОАО «Газпром промгаз», заведующий сектором ГИС проектов лаборатории геологогеофизических исследований и ГИС проектов

Ведущая организация: ОАО «СУЭК-Кузбасс»

Защита состоится «18» октября 2012 г. в 13-00 часов на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.102.02 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева».

Автореферат разослан «17» сентября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Иванов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы По мере увеличения темпов разработки угольных месторождений возникает необходимость в повышении эффективности предварительной дегазации угольных пластов. При этом основной проблемой в процессе сооружения и эксплуатации дегазационных скважин является снижение их продуктивности, связанное с изменением фильтрационных характеристик углепородного массива. Наиболее существенные изменения проницаемости, оказывающие влияние на гидродинамику пласта в результате возникновения дополнительного гидравлического сопротивления (скин-эффекта), происходят в непосредственной близости от скважины – в ее призабойной зоне.

Для определения степени нарушения проницаемости в призабойной зоне скважины принято использовать скин-фактор, который характеризует состояние этой зоны с нарушенными фильтрационными свойствами вследствие кольматации пласта промывочными растворами, разбуренными частицами породы и другими веществами во время первичного вскрытия, цементирования колонны, вторичного вскрытия перфорацией и при различных ремонтах скважины. Оценка фильтрационных свойств ее призабойной зоны имеет определяющее значение в полевых и лабораторных геофизических исследованиях для последующего выбора способа стимуляции угольного пласта. При полевых исследованиях фильтрационных свойств угольных пластов в прискважинной зоне применяют гидродинамические методы, которые заключаются в регистрации восстановления уровня жидкости до статического после ее долива или отбора из скважины (в том числе с применением опробователей и испытателей пластов), кратковременных установившихся отборах или нагнетаниях жидкости в поглощающий пласт при его герметизации, а также наблюдении за изменениями уровня или давления флюида, происходящими в реагирующей скважине. На основе этих методов можно получить общую информацию о состоянии призабойной и удаленной зон пласта (проницаемость, скин-фактор, емкостной коэффициент и др.). Однако процессы проникновения твердых частиц в прискважинную зону пласта и образование скиновой зоны при фильтрации промывочной жидкости остаются малоизученными. Поэтому актуальным является использование физического моделирования при проведении лабораторных исследований на основе эквивалентных материалов для уточнения характеристики фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины.

Работа выполнена в соответствии с планами научных исследований Института угля СО РАН по проектам 25.2.4 «Экспериментальноаналитические основы механики газоводоносных геоматериалов» на 2004– 2006 гг.; 123 «Геомеханические и физико-химические процессы интенсификации десорбции и миграции метана из угольных пластов» на 2009–2011 гг.;

программой совместных научно-исследовательских работ Института угля СО РАН, ОАО «ВНИМИ» и ОАО «Шахта «Чертинская» по исследованию изменения фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород при термогазодинамическом воздействии.

Целью работы является оценка фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины угольного пласта для выбора мероприятий, повышающих его газоотдачу.

Основная идея работы заключается в использовании закономерностей фильтрации жидкости в эквивалентных материалах в лабораторных условиях для определения радиуса влияния скин-эффекта в процессе сооружения и эксплуатации дегазационных скважин.

Задачи исследований:

разработать физическую модель, основанную на использовании эквивалентного материала для изучения фильтрационных процессов в прискважинной зоне угольного пласта в лабораторных условиях;

определить градиент давления на границе влияния скин-эффекта при проведении инжекционного теста для оценивания геометрических размеров зоны с измененными фильтрационными свойствами на образцах из эквивалентного материала и в условиях Талдинского угольного месторождения Кузбасса;

разработать подход к определению радиуса влияния скин-эффекта на основе проведения гидродинамических исследований в лабораторных условиях и опробовать его на действующей скважине, пробуренной в угольный пласт.

Методы исследований:

физическое моделирование c применением эквивалентных материалов при построении модели фильтрационных процессов в призабойной зоне скважины угольного пласта и оценке радиуса влияния этой зоны с нарушенной проницаемостью;

полевые и лабораторные гидродинамические исследования скважин, включающие измерение и регистрацию давления с использованием высокоскоростного электронного автономного манометра;

опытно-промышленная проверка разработанного подхода к расчету радиуса влияния скин-эффекта в условиях углегазового месторождения.

Объекты исследования – массив угольного пласта, ограниченный зоной влияния скважины.

Предмет исследований – процессы фильтрации жидкости в призабойной зоне скважины угольного пласта.

Научные положения, выносимые на защиту:

изменения фильтрационных свойств в прискважинной зоне угольных пластов Талдинского месторождения Кузбасса в натурных гидродинамических испытаниях достоверно оцениваются при использовании газонаполненных пластмасс с проницаемостью 2,5 – 4 мД и общей пористостью 14 % для физического моделирования процессов фильтрации жидкости на основе теории подобия;

граница проявления скин-эффекта определяется первой производной на квазилинейном участке временной функции, описывающей падение давления при относительных его значениях в системе «скважинапласт» pотн=0,71-0,76 в процессе фильтрации флюида пористой средой в полулогарифмических координатах;

радиус призабойной зоны с измененной проницаемостью экспоненциально зависит от отношения разности давлений флюида на границе скин-эффекта и в скважине, после прекращения его подачи, к дополнительно введенному коэффициенту (i=0,04-0,05), учитывающему интенсивность искусственного фильтрационного потока.

Научная новизна работы заключается:

в разработке физической модели, позволяющей исследовать процессы фильтрации жидкости в прискважинную зону пласта с использованием эквивалентных материалов в лабораторных условиях;

в определении границ влияния скин-эффекта с учетом изменения давления флюида при гидродинамических исследованиях скважин в инжекционных тестах;

в разработке подхода к определению радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины на основе физического моделирования фильтрации жидкости с использованием эквивалентных материалов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:





достаточным объемом лабораторных исследований, проведенных на различных эквивалентных материалах (34 теста в искусственных и природных средах в Лаборатории ресурсов и технологий извлечения угольного метана Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения науки Институте угля Сибирского отделения Российской академии наук);

удовлетворительной сходимостью результатов физического моделирования фильтрации жидкости в призабойную зону скважины с нарушенной проницаемостью, проведенных на эквивалентном материале и результатов, полученных расчетным путем;

положительными результатами опытно-промышленной апробации подхода к оценке радиуса влияния скин-эффекта на буровой площадке скважины №16244 Ерунаковского района при использовании метода нагнетания флюида в пласт.

Личный вклад автора заключается:

в разработке и изготовлении лабораторной установки для физического моделирования фильтрации флюида в призабойную зону скважины на основе инжекционного теста, которая позволяет оценить степень нарушения призабойной зоны скважины, установленную экспериментально и на основе теоретических расчетов;

в экспериментально-аналитическом подборе материала для физического моделирования фильтрации жидкости в эквивалентных материалах на основе теории подобия;

в разработке подхода к оценке радиуса влияния скин-эффекта на состояние исследуемой зоны с различной степенью нарушения, основанного на принудительной фильтрации жидкости в пласт и регистрации изменения давления, который позволяет определить границу области с измененной проницаемостью;

в экспериментальных исследованиях фильтрационных свойств прискважинной зоны на эквивалентных материалах с использованием инжекционного теста при ее кольматации, подтверждающих адекватность описания состояние призабойной зоны скважины разработанной физической моделью;

в участии в проведении натурных гидродинамических исследований скважины и обработке экспериментальных данных, позволяющих оценить состояние прискважинной зоны пласта и необходимость искусственного воздействия на ее призабойную зону.

Научное значение работы заключается в расширении представлений о процессах кольматации призабойной зоны скважины и обосновании подхода к оцениванию геометрических размеров зоны с нарушенной проницаемостью.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в оценке радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины, пробуренной в угольный пласт, на основе физического моделирования с применением эквивалентных материалов, выбранных с учетом фильтрационных характеристик исследуемого пласта.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты выполненных исследований позволяют экспериментально-аналитическим путем определить радиус призабойной зоны скважины с нарушенной проницаемостью на различных стадиях ее освоения и повысить эффективность использования методов стимуляции угольного пласта для увеличения его газоотдачи.

Реализация работы. Разработанный автором подход к определению радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины опробован в процессе исследований фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород Талдинского месторождения Кузбасса, а также при определении проницаемости угольных пластов в полевых условиях по результатам регистрации динамики изменения гидростатического давления в скважине после проведение мероприятий по ее стимуляции по методике ВНИМИ на горном отводе шахты «Чертинская» в соответствии с проектом по «Исследованию изменения фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород при термогазодинамическом воздействии».

Апробация работы Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на совместном заседании Президиума КемНЦ СО РАН и Ученого совета Института угля и углехимии СО РАН, посвященного Дню Российской науки (Кемерово, 2002); на научно-технической конференции «Шахтный метан: прогноз, управление, использование» (Кемерово, 2002); на международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2002); на I Международной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 25-летию ИПКОН РАН «Проблемы освоения недр в XXI веке – глазами молодых» (Москва, 2002); на международном симпозиуме INTERGAS’(Tuscaloosa, Alabama, USA, 2003), на научной сессии КемНЦ СО РАН (Кемерово, 2005); на международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 6 статей в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит рисунка, 7 таблиц и список литературных источников из 134 наименований, 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе содержится обзор основных методов и средств оценки фильтрационных свойств угольных пластов на основе гидроиспытаний, дается их сопоставительный анализ.

Для оценки фильтрационных свойств угольного пласта в практике геофизических исследований, как правило, используют лабораторные и полевые методы исследований. Лабораторные методы основаны на изучении режимов фильтрации при насыщении, осушении, капиллярной пропитке и инфильтрации в образцах пород или эквивалентных материалах. Полевые методы определения фильтрационных свойств применяются как в водоносных, так и неводоносных пластах. Более полная и достоверная информация регистрируется при проведении полевых исследований, которые включают в себя геофизические, гидродинамические, глубинное фотографирование и другие методы испытания скважин.

Наибольшее распространение из этих методов получили гидродинамические исследования, основанные на наблюдениях за снижением или подъемом уровня жидкости до статического после ее долива или отбора из скважины и кратковременных установившихся отборах или нагнетаниях флюида в поглощающий пласт при его герметизации. В основу лабораторных исследований принят метод нагнетания жидкости, который используется в реальных условиях для поглощающих и водопроявляющих пластов, когда ее статический уровень в скважине находится на глубине менее 30 м. При исследовании скважин устанавливается минимальный расход жидкости, для того чтобы предотвратить гидроразрыв поглощающего пласта. При этом перепады давления создают в зависимости от конкретных условий: приемистости пласта, запаса жидкости, средств закачки, точности измерения расхода и давления. Нагнетание жидкости осуществляется насосом цементировочного агрегата или буровым насосом. При каждом режиме закачки производительность насоса постоянна. Это непрерывно контролируется с помощью манометра или по изменению уровня жидкости в мерной емкости. Закачку ведут до получения постоянных значений перепадов давления в системе «скважина-пласт», которые определяются расчетным путем. Этот метод широко распространен при исследовании скважин, несмотря на то, что предполагает использование специального оборудования – буровой установки, герметизирующего устройства, скважинного манометра, а также насосных установок для нагнетания жидкости. Кроме того, при использовании метода нагнетания жидкости получают более точные характеристики угольного пласта, так как он имеет больший радиус исследования, чем другие методы.

На основе анализа состояния рассматриваемого вопроса сделаны выводы и сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке физической модели фильтрационных процессов в призабойной зоне скважины и описанию подхода к оценке радиуса влияния скин-эффекта на состояние прискважинной зоны угольного пласта.

Для оценки радиуса влияния скин-эффекта необходимо учесть воздействие отдельных горно-геологических (водопроницаемость, пористость, суммарная мощность пласта) и технологических (вязкость рабочей жидкости, скорость и объем закачки жидкости) факторов на изменения фильтрационных характеристик призабойной зоны скважины. Это сложно обеспечить в натурных условиях, так как практически невозможно выделить влияние отдельного фактора. В связи с этим для оценки состояния прискважинной зоны угольного пласта было использовано физическое моделирование при проведении лабораторных исследований на основе эквивалентных материалов. Для определения режима фильтрации жидкости в натурных условиях использовался критерий Рейнольдса, предложенный М.Д.

Миллионщиковым W k Re , (1) m1,5 где W – скорость фильтрации; k – коэффициент проницаемости пласта; – плотность жидкости; m – коэффициент пористости; – коэффициент динамической вязкости жидкости.

Критические значения числа Re по М.Д. Миллионщикову лежат в интервале 0,022 Reкр 0,29. В соответствии с принятыми условиями Re = 0,0028 Reкр = 0,022, т.е. в призабойной зоне фильтрация происходит по закону Дарси. Поэтому для оценки радиуса влияния скин-эффекта в призабойной зоне скважины за основу был принят закон Дюпюи, который относительно радиуса этой зоны rs может быть представлен в виде ps 2 hks rs rc exp( ), (2) Q где rc – радиус скважины; Q – расход жидкости при нагнетании; ks – коэффициент проницаемости пласта в зоне влияния скин-эффекта; h – мощность пласта; рs – спад давления в течение рабочего периода.

Для исследования процессов изменения фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины разработана и изготовлена лабораторная установка (рис. 1), применение которой заключается в нагнетании жидкости в образец 7, размещенный в механизме для его закрепления 2, и ожидании спада давления после прекращения подачи флюида. Расход подаваемой жидкости, время ее нагнетания и время ожидания падения давления рассчитывались предварительно в зависимости от характеристик образца. По окончании ожидания спада давления образец извлекался из установки для дальнейших исследований. Изменение давления при проведении теста регистрировалось с использованием электронного автономного манометра 4.

Перед началом измерений переходник 3, выполненный в виде полого цилиндра и использовавшийся в качестве буферной трубки, присоединялся к манометру 4, заполнялся водой, а затем подключался к механизму 2 с установленным образцом, также заполненным водой. После этого подсоединялся нагнетатель 1 с рабочей жидкостью, в качестве которой использовалась вода – при проведения инжекционного теста и глинистый раствор – при кольматации прискважинной зоны образца. Для подачи жидкости под давлением использовался масляный пресс с обратным клапаном, технические параметры которого (расход и объем подаваемой жидкости) были определены в калибровочных измерениях по нагнетанию жидкости с заданными параметрами. В результате выполненных измерений установлено, что средняя производительность пресса составила 0,91 мл/с.

Рис. 1. Лабораторная установка для физического моделирования фильтрации флюида в пласт и оценки радиуса влияния скин-эффекта:

1 – нагнетатель; 2 – механизм для закрепления образцов из эквивалентных материалов; 3 – переходник; 4 – электронный автономный манометр;

5 – верхняя и нижняя крышка; 6 – стягивающие болты; 7 – образец Моделирование проводилось на образцах из эквивалентного материала (обожженной глины и газонаполненных пластмасс), выбор типа и параметров которого основывался на условиях подобия. Известно, что для соблюдения условия геометрического подобия достаточно изменить масштаб образца с учетом коэффициента подобия. Исходя из условий, принятых для исследуемых угольных пластов Талдинского месторождения суммарной мощностью 5,3 м, пробуренной скважины радиусом 0,128 м, радиуса контура питания скважины 8 м и выбранного масштаба 116, установлено, что исследуемый образец должен иметь радиус 0,05 – 0,07 м, высоту 0,3 – 0,4 м, а радиус модельной скважины должен составлять 3,5·10-3 – 4,0·10-3 м.

Гидродинамическое подобие при физическом моделировании будет соблюдено в случае, если выполняется условие равенства чисел Рейнольдса для модели Reм и натуры Reн Reн Re. (3) м После подстановки формулы (1) в условие (3) получим Wн kн н Wм kм м Re. (4) mн1,5н mм1,5м С использованием выбранных материалов и геометрических параметров проведены лабораторные эксперименты и натурные измерения для оценки фильтрационных свойств искусственных материалов и угольных пластов (табл. 1). Коэффициент проницаемости угольного массива, полученный в результате измерений в натурных условиях на Талдинском месторождении Кузбасса, составил 3,6 мДа, в лабораторных условиях на образцах из обожженной глины и газонаполненных пластмасс – 28,8 и 3,мДа. При сравнении условий натуры и образцов с учетом условий подобия установлено, что эквивалентные материалы из газонаполненных пластмасс удовлетворительно соответствуют натурным условиям с коэффициентом подобия чисел Рейнольдса 1,13.

Таблица Результаты проведенных исследований при выборе эквивалентного материала на основе инжекционного теста Разность давления Коэффициент Число ОтносительИспользуемый на границе скин- ное давление проницаемо- Рейнольдса материал сти k, мДа Re pотн эффекта ps, кПа Газонаполнен3,8 2,5·10-3 23,2 0,ные пластмассы Обожженная 28,8 9,8·10-3 2,9 0,глина Условия натуры 3,6 2,8·10-3 35,3 0,Третья глава посвящена разработке подхода к определению зоны влияния скин-эффекта при нагнетании жидкости в угольный пласт.

Лабораторные исследования для оценки изменений фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины на образцах из эквивалентных материалов включали этапы тестирования чистого образца, кольматации призабойной зоны скважины, тестирования образца с измененной проницаемостью, оценку нарушения методом прямых измерений и аналитически на основе полученных экспериментальных данных.

С учетом установленных параметров и предложенных этапов исследований выполнялось тестирование чистого образца. Для этого подготовленный образец закреплялся в лабораторную установку, подключался электронный манометр и нагнетатель, заполненный подкрашенной водой. Затем флюид нагнетался в образец c расходом qinj, рассчитанным по формуле Surf kW hPmax qinj , (5) 70,65 BW ln(2,25tDe2s ) где kW – коэффициент водопроницаемости; h – суммарная мощность пласта;

Surf Pmax – максимальное давление, подаваемое на устье скважины; – коэффициент динамической вязкости воды; BW – фактор сжимаемости; tD – безразмерное время нагнетания.

Время нагнетание флюида определялось по формуле tinj = 5,2 tDws, (6) 17 104Ce0,14S где tDws – безразмерное время конечного периода ожидания kh падения давления в скважине; С – коэффициент накопления; S – скинфактор; k – коэффициент проницаемости.

После прекращения подачи жидкости скважина герметизировалась для регистрации падения давления в течение расчетного времени texp, которое определялось по формуле texp = 2 tinj. (7) По окончании периода ожидания падения давления манометр отключался от установки и проводился анализ полученных данных P(рис. 2). На основании обработки результатов измерений оценивались фильтрационные свойства образца с ненарушенной проницаемостью.

При кольматации призабойной зоны модельной скважины в образец из эквивалентных материалов при помощи нагнетателя закачивался глинистый раствор. Затем выполнялось тестирование образца с измененной проницаемостью. Для чего, не извлекая образец из установки, удалялись излишки глины, осевшей в забое скважины, и образовавшейся на ее стенках глинистой массы, чтобы исключить их влияние. Затем присоединялись электронный манометр и нагнетатель для повторного тестирования, в результате которого было зарегистрировано изменение давления P2 во времени (рис. 2).

PPРис. 2. Изменения давления флюида P во времени T в образце из газонаполненных пластмасс с естественной (P1) и искусственно измененной проницаемостью (P2) Для оценки радиуса влияния скин-эффекта методом прямых измерений по окончании исследований образец извлекался из установки и проводилась его декомпозиция. Измерения геометрических размеров зоны проникновения флюида и дисперсной фазы кольматанта в призабойную зону скважины образца проводились с применением оптических систем.

На основе полученных данных рассчитывался радиус зоны с измененной проницаемостью в призабойной зоне скважины на основании закона Дюпюи ( pc ps )2hks rs rc exp( ), (8) Q где pс, ps – забойное давление и давление на границе влияния скин-эффекта.

Давление ps определялось по квазилинейному участку кривой падения давления в скважине (рис. 3). Выполненный анализ полученных экспериментальных данных показал, что радиус зоны с измененными значениями проницаемости в эквивалентных материалах более точно описывается формулой ( pc ps ) 2hks rs rc exp( ), (9) i Q где i – безразмерный коэффициент, который определяется с учетом скорости изменения давления в начальный момент времени после прекращения подачи жидкости при проведении гидродинамических исследований.

1B A С 1рс 1рs BC i AB 11110,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,lg((T+t)/t) Рис. 3. Зависимость давления флюида P от логарифма относительного времени (T+t)/t с выделенным квазилинейным участком, соответствующим границе влияния скин-эффекта ps – pс с учетом его углового коэффициента i Рассчитанный по предложенной формуле (9) радиус влияния скинэффекта на образце из эквивалентного материала rs = 9 мм удовлетворительно совпадает с результатами экспериментальных измерений rs = 8,66 ± 0,71 мм.

P, кПа В четвертой главе описано практическое применение разработанного подхода к определению радиуса влияния скин-эффекта в скважинах, пробуренных в угольный пласт.

Разработанный подход использовался при выполнении работ по «Исследованию фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород» в условиях буровой площадки скважины №16244 Ерунаковского геолого-экономического района Талдинского угольного месторождении.

Исследования проводились с применением инжекционного теста. Для проведения теста устройство герметизации скважины было установлено на глубине 655 м. После этого, приблизительно на той же глубине, был установлен электронный автономный манометр, регистрирующий изменения давления и температуры во время теста. Затем был подключен буровой насос для нагнетания флюида в пласт с минимальным расходом (рис. 4, I). Далее скважина была изолирована для регистрации падения давления после прекращения подачи жидкости (рис. 4, II).

I – период нагнетания II – период ожидания Q P Рис. 4. Динамика изменения давления (P) и расхода флюида (Q) при проведении инжекционного теста в скважине №16244 Талдинского угольного месторождения Ерунаковского района После анализа и компьютерной обработки полученных данных по квазилинейному участку кривой падения давления в скважине были определены давление на границе влияния скин-эффекта ps = 7992,75 кПа, коэффициент i = 0,05 и выполнен расчет радиуса влияния скин-эффекта в скважине №16244 Талдинского месторождения по формуле (9), который составил rs = 0,38 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение научной задачи оценки фильтрационных свойств в призабойной зоне скважины угольного пласта на основе гидроиспытаний с использованием эквивалентных материалов в лабораторных условиях при разработке углегазовых месторождений, имеющей существенное значение для отрасли наук о Земле.

Основные научные выводы и практические результаты заключаются в следующем:

1. Анализ известных методов испытания вертикальных скважин показал, что, несмотря на значительное количество работ по исследованию процесса кольматации призабойной зоны скважины, вопрос количественной оценки параметров этой зоны остается малоизученным.

2. Разработана и изготовлена лабораторная установка для физического моделирования фильтрации флюида в призабойную зону скважины и определены параметры модельных экспериментов на эквивалентных материалах с геометрическим подобием в масштабе 1:16 и показателем гидродинамического подобия Re = 1,13.

3. Разработан оригинальный подход к оцениванию радиуса влияния скинэффекта на состояние анизотропной нарушенной прискважинной зоны, учитывающий гидродинамические параметры принудительной фильтрации жидкости в угольный пласт, основанный на регистрации изменения ее давления непосредственно в скважине и на границе области с измененной проницаемостью.

4. Установлено, что при кольматации призабойной зоны модельной скважины в образцах из газонаполненных пластмасс глинистым раствором коэффициент проницаемости снижается в 1,5 – 2,2 раза, что соответствует натурным условиям.

5. Эмпирическим путем уточнено уравнение Дюпюи, учитывающее градиент давления в начальный момент времени после прекращения подачи жидкости при проведении гидродинамических исследований для условий Талдинского углегазового месторождения Кузбасса.

6. Разработана и опробована в натурных условиях модель фильтрации флюида в прискважинной зоне пласта, удовлетворительно описывающая ее состояние, что подтверждается результатами экспериментальных исследований на эквивалентных материалах при использовании инжекционного теста, с расхождением 2 % между фактически измеренным и аналитически определенным радиусом влияния скин-эффекта.

Основное содержание диссертации опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Уткаев, Е. А. Влияние скин-эффекта на призабойную зону скважины / Е. А. Уткаев // Вестник КузГТУ. – 2002. – №5. – С. 25–26.

2. Тайлаков, О. В. Оценка фильтрационных свойств угольных пластов на основе гидроиспытаний / О. В. Тайлаков, А. И. Смыслов, Е. А. Уткаев // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2004. – №9 – С. 291– 293.

3. Тайлаков, О. В. Разработка и исследование модели фильтрации флюида в угольном пласте / Тайлаков О. В., Садыков В. О., Смыслов А. И., Уткаев Е. А. // Горный Информационно-аналитический бюллетень. Тематическое приложение метан. – 2006. – С. 211–222.

4. Тайлаков, О. В. Моделирование фильтрации жидкости при изменении проницаемости в призабойной зоне скважины / О. В. Тайлаков, Е. А. Уткаев // Отдельный выпуск Горного Информационно-аналитического бюллетеня. –2008. – № ОВ7. – С. 145–149.

5. Уткаев, Е. А. О влиянии нарушения призабойной зоны скважины на фильтрационные характеристики угольного пласта / Уткаев Е. А. // Метан:

Сборник научных трудов по материалам симпозиума «Неделя горняка-2009».

Отдельный выпуск Горного Информационно-аналитического бюллетеня. – 2009. – № ОВ11. – С. 301–305.

6. Тайлаков О. B. Оценка фильтрационных свойств угольных пластов / О. В. Тайлаков, А. И. Смыслов, Е. А. Уткаев // «Газовая промышленность».

Спец. выпуск. – 2012. – № 672. – С. 24–25.

в прочих изданиях:

7. Кормин, А. Н. Оценка фильтрационных свойств угольных пластов Кузнецкого угольного бассейна / А. Н. Кормин, М. П. Макеев, А. И. Смыслов, Е. А. Уткаев // Проблемы устойчивого развития региона: Тезисы 2-й школы-семинара молодых ученых России, 17–21 сент. – 2001. – С. 52–54.

8. Уткаев, Е. А. О влиянии стимуляции скважины на проницаемости массива горных пород / Е. А. Уткаев // Препринт № 4/2001, УДК 622.278, г.

Кемерово: ИУУ СО РАН. – 2001. – 14 с.

9. Кормин, А. Н. Методы оценки фильтрационных свойств угольных пластов и вмещающих пород / А. Н. Кормин, М. П. Макеев, А. И. Смыслов, Е. А. Уткаев // Шахтный метан: прогноз, управление, использование: Доклады научн.-технич. конф., 10 июн. – 2002. – С. 69–74.

10. Уткаев, Е. А. Фильтрационные свойства угольного пласта в призабойной зоне скважины / Е. А. Уткаев // Энергетическая безопасность России.

Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды международной научн.-практич. конф., 10–13 сент. – 2002. – С. 71–72.

11. Уткаев, Е. А. Оценка изменения фильтрационных свойств призабойной зоны дегазационной скважины / Е. А. Уткаев // Проблемы освоения недр в XXI веке – глазами молодых: Материалы I Международной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 25-летию ИПКОН РАН, 21– 23 октяб. – 2002. – С. 45–47.

12. Смыслов, А. И. Комплексная оценка фильтрационных и коллекторских свойств угольных пластов / А. И. Смыслов, Е. А. Уткаев, М. П. Макеев, А. Н. Кормин // Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах: Материалы V Междунар. науч.-практ. конф. 25–27 нояб. – 2002. – С. 112–113.

13. Tailakov, O. V. Estimate of coal seams filtration properties in Kuznetsk coal basin of Russia / O. V. Tailakov, E. A. Utkaev, M. P. Makeev & A. I. Smyslov // the International Coalbed Methane Symposium, May 5–9, Tuscaloosa, Alabama. – 2003. – P. 298–302.

14. Уткаев, Е. А. О влиянии призабойной зоны скважины на фильтрацию жидкости в угольный пласт / Е. А. Уткаев // Научное творчество молодежи:

Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции ч. 1.

Томск. – 2004. – С. 61–62.

15. Уткаев, Е. А. Разработка и исследование модели изменения фильтрационных свойств прискважинной зоны на основе эквивалентных материалов / Е. А. Уткаев // Сборник трудов научной сессии Кемеровского научного центра СО РАН (молодежная секция). – 2005. – С. 153–156.

16. Уткаев, Е. А. Определение проницаемости угольных пластов в натурных условиях / Е. А. Уткаев // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды международной научно-практической конференции – Кемерово: СО РАН, КемНЦ СО РАН, ИУ СО РАН, КузГТУ, ООО КВК «Экспо-Сибирь». – 2010. – С. 165–167.

Подписано к печати «05» сентября 2012 г.

Формат 6084/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

Печ. л. 1,12. Тираж 100 экз. Заказ № Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, Кемерово, ул. Весенняя, Типография Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а






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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.