Спосіб контролювання змінення прийомистості порід пласта-колектора

Спосіб контролювання змінення прийомистості порід пласта-колектора, який включає перед проведенням експлуатаційного закачування рідких промислових відходів (супутньо-пластових вод і/або стічних вод) виконання пробного закачування їх у поглинальну та резервну свердловини з витратами, які ступінчасто змінюються, визначення початкових гідродинамічних параметрів порід пласта-колектора по рівнянню поглинання, розрахування прогнозних показників експлуатаційних характеристик поглинальної і резервної свердловин, виконання при експлуатаційному закачуванні ре U 2 (19) 1 3 34862 4 публ.15.12.1990р., Бюл. №46], який передбачає періодичне проведення термометрії по стовбуру ізоляцію пласта, що досліджується, за допомогою поглинальної свердловини для контролювання її пакерів від інших частин свердловини, створення стану та положення інтервалів поглинання; в редепресії і викликання притоку пластового флюїду, зервній свердловині - реєстрація фактичного тиску після закінчення притоку виконується імпульсне на вибої, фактичного рівня рідини від її устя та збільшення тиску на пласт вище його значення. В інтервалу поглинання. процесі досліджень реєструються на вибої свердПри експлуатаційному закачуванні виконуєтьловини в підпакерному просторі змінювання тиску: ся зіставлення прогнозних і експлуатаційних хараспочатку - крива відновлення тиску у бік її росту ктеристик поглинальної і резервної свердловин і (при припливі пластового флюїду) і крива відновпри їх рівності закачування подовжується в поглилення тиску у бік її падіння (після збільшення винальну свердловину; у випадку встановлення розбійного тиску вище пластового). За даними реєстгерметизації затрубного простору поглинальної рації тиску визначають дебіти припливу свердловини або трубопроводу, що подає РПВ, та пластового флюїду у свердловину і відтоку його в значного зниження прийомистості поглинальної пласт; параметри пласта розраховують за формусвердловини або збільшення тисків закачування лами, які надаються. потік РПВ спрямовується у резервну свердловину, Недоліком відомого способу є короткочасність а у поглинальній свердловині виконується капіта(збільшення тиску на пласт виконується імпульсльний ремонт з виконанням вказаних технологічно) проведення досліджень (за прикладами - 30-60 них операцій. хвилин), в наслідок чого оцінюються лише початОдним з недоліків способу за прототипом є кові параметри пласта і на незначній відстані від збільшення експлуатаційних витрат через необсвердловини. хідність буріння резервної поглинальної свердлоВідомий спосіб експлуатації свердловини [див. вини поблизу від основної поглинальної свердлопатент Росії №2151855 С1, МПК 7 Е21В43/00, вини, що дозволяє вимірювання в ній з необхідною Е21В33/13, Е21В47/00, публ.27.06.2000р.], який точністю фактичних значень тиску на вибої і рівня спрямований на дослідження та одночасну обробрідини (пластових вод) у свердловині - це проблеку привибійній зони пласта і включає імпульсне матично при використанні вже пробурених експлунестаціонарне закачування реагенту (кислоти) у атаційних свердловин, які віддалені між собою привибійну зону пласта, виміряння на усті тисків і мінімум на 300-500м у відповідності з їх початковитрат реагенту, перерахування даних вимірів на вим призначенням для видобування газу і/або наумови вибою, розрахунок коефіцієнту скін-ефекту фти; др угим недоліком є відсутність врахування з використанням поточної провідності пласта, яка впливу ЗР у РПВ, що закачуються, на змінення визначається за результатами короткочасного проникності порід пласта-колектора. імпульсного випробовування свердловини на приЗадачею корисної моделі є зменшення ексйомистість пластовою рідиною та змінення режиму плуатаційних витрат на буріння додаткових свердзакачування при досягненні необхідних фільтраловин та на очищення рідких промислових відхоційних властивостей привибійної зони пласта, дів - СПВ і СВ нафтогазової галузі, підвищення встановлених по скін-ефекту. надійності контролювання змінення прийомистості Недоліками відомого способу є те, що технопорід пласта-колектора. логія передбачає поліпшення або погіршення фіРішення поставленої задачі можливо за рахультраційних властивостів привибійної зони пласта нок підтримання оптимального стану порід пласташляхом закачування обмеженого об'єму реагенту колектора у прифільтрової зони поглинальної све(кислоти або речовини, яка створює гель) та викордловини в процесі періодичного (по мірі накопиристання в розрахунках довільної постійної величення достатніх об'ємів) закачування СПВ і/або СВ чини радіусу фронту реагенту (кислоти або речошляхом визначення ступеню кольматації порід вини, яка створює гель), що нагнітається. пласта-колектора в залежності від вмісту ЗР в Найбільш близьким за технологічною сутністю СПВ і/або СВ та (або) виникнення нерозчинного і досягаємому результату (прототипом) є спосіб осаду при закачуванні суміші СПВ з СВ (або тільки моніторингу за підземним розміщенням рідких СВ) і зростання тиску нагнітання СПВ (СВ), що є промислових відходів у глибоких водоносних горинаслідком зменшення пористості та проникності зонтах [див. патент Росії №2244823 С1, МПК 7 об'єму порід пласта-колектора, який заповнює пеЕ21В47/00, В65G5/00, публ.20.08.2005р.]. Спосіб ріодично постійний для кожного об'єкту об'єм СПВ передбачає перед проведенням експлуатаційного (СВ). закачування рідких промислових відходів (РПВ), Пропонується розрахування при попередньо до яких належать СПВ і СВ, виконання пробного визначеному максимальному вмісті ЗР поетапно (1 закачування їх у поглинальну та резервну свердрік, 5 років, 10 років і 25-30 років) ступеню кольмаловини з витратами, які східчасто змінюються, тації порід пласта-колектора та очікуваного зросвизначення початкових гідродинамічних параметтання тиску нагнітання внаслідок кольматації на рів по рівнянню поглинання, розрахування прогнопротязі проектованого періоду (25-30 років). зних показників експлуатаційних характеристик Для вирішення поставленої задачі пропонупоглинальної і резервної свердловин, а при ексється спосіб контролювання змінення прийомистоплуатаційному закачуванні: в поглинальній свердсті порід пласта-колектора, який включає перед ловині - реєстрація фактичних тисків і витрат на проведенням експлуатаційного закачування рідких насосних агрегатах і на усті насосно-компресорних промислових відходів (СПВ і/або СВ) виконання труб (НКТ), фактичних тисків на вибої поглинальпробного закачування їх у поглинальну та резервної свердловини, на усті в затрубному просторі, ну свердловини з витратами, які східчасте зміню 5 34862 6 ються, визначення початкових гідродинамічних Порівняння декількох послідовних вимірів з параметрів порід пласта-колектора по рівнянню попередньо виконаними розрахунками кольматації поглинання, розрахування прогнозних показників та зростання тиску нагнітання дозволяє встановиексплуатаційних характеристик поглинальної і рети фактичну швидкість кольматації порового просзервної свердловин, виконання при експлуатаційтору в прифільтровій зоні поглинальної свердлоному закачуванні реєстрації фактичних тисків навини, розрахува ти час повної кольматації пластагнітання на усті поглинальної свердловини та колектора та скорегувати значення вмісту ЗР, інзіставлення їх з прогнозними тисками у поглинатервалу між закачуванням та швидкістю закачульній (або резервній) свердловині, згідно корисної вання, при яких кольматація є найменшою. моделі передбачає вимірювання вмісту ЗР у СПВ Для розрахунків зростання тиску нагнітання і/або СВ та встановлення кількості нерозчинного використовується формула М.М. Веригина, з враосаду, який створюється при змішуванні СПВ з СВ, хуванням того, що зниженню рівню пластових вод або обох їх з пластовою водою, розрахування об'при закачуванні відповідає його підвищення [2]: єму порід пласта-колектора, якій заповнюється ö Q æ RП ç ln S0 = + z0 ÷ , (3) при кожному періодичному закачуванні СПВ і/або ÷ 2pk t m ç r0 è ø СВ та радіусу їх поширення в залежності від товде: S0 - підвищення рівня (зростання тиску нащини та пористості пласта-колектора, розрахувангнітання); ня об'єму ЗР, які містяться у закачаному об'ємі Q - дебіт свердловини; СПВ і/або СВ, коли вони практично не переміщаm - товщина пласта-колектора; ються у пласті-колекторі від свердловини, а залиRп - радіус зони кольматажу біля фільтру; шаються у відносному покої на протязі кількох (5R0 - радіус фільтру; 7-10 або інше) діб до наступного нагнітання та kt - коефіцієнт фільтрації порід пластаоцінювання зменшення об'єму порід пластаколектора в зоні кольматації, який змінюється в колектора за рахунок випадіння в осад ЗР та об'процесі експлуатації свердловини; єму порід пласта-колектора, який залишається вільним, вимірювання зростання тиску нагнітання 3 æ N ö при наступних закачуваннях рівних об'ємів СПВ (4) k t = kП ç 1 - 0 ÷ , ç n0 ÷ і/або СВ. è ø На відміну від способу за прототипом виклюде kП - початковий коефіцієнт фільтрації порід чається вимірювання тиску на вибої поглинальної пласта-колектора; свердловини з врахуванням того, що в умовах n0 - початкова пористість порід пластапостійності технологічних характеристик поглинаколектора; льної свердловини (глибина, діаметр, інтервал N0 - питомий об'єм порових відкладень; перфорації та кількість отворів) і постійності фізиN0=(n0-nt)/n0 [3], (5) чних властивостей (щільність, в'язкість і темпераΖ0 - додатковий опір закачуванню СПВ (СВ), тура) СПВ і/або СВ, зростання тиску нагнітання на який виникає внаслідок кольматації порід пластаусті свердловини відображає частку погіршення колектора осадом, прийомистості порід пласта-колектора навколо ék ù R прифільтрової зони поглинальної свердловини z 0(t ) = ê П - 1ú ln П , (6) внаслідок їх кольматації. ë kt û к0 В залежності від конструкції фільтру (діаметр, В якості прикладу надається розрахунок поведовжина, кількість отворів), початкових значень рнення СПВ у надра Дружелюбівського газокондепористості та проникності порід пласта-колектора, нсатного родовища у Дніпровсько-донецькій запаа також вмісту ЗР у СПВ (СВ) на кожній поглинадини з використанням запропонованого способу льній свердловині виникає особиста залежність контролювання змінення прийомистості порід пламіж зменшенням прийомистості та зростанням ста-колектора (далі - способу). тиску нагнітання. Об'єми СПВ, які відокремлюються при підготоПри закачуванні СПВ (СВ) отримання даних по вці газу, змінюються на рівні 93-144м 3/місяць (3вмісту ЗР або нерозчинного осаду є технологічною 4,8м 3/добу). Мінералізація СПВ досягає 151необхідністю. 154г/л; щільність - 1,1г/см 3. За даними про пористість порід пластаПласт-колектор має ефективну пористість колектора n0 та об'єму СПВ (СВ) Vcпв, що накопи15,8% та ефективну потужність - 8м. Товщина почуються і періодично закачуються у пласткрівлі - 30м. Статичний рівень пластових вод встаколектор, розраховуються об'єм порід пластановлюється на глибині 324м. колектора Vпк і значення радіусу R зони поширенПоглинальну свердловину переобладнано з ня їх в прифільтровій зоні поглинальної свердлоексплуатаційної свердловини на газ після обводвини [1]: нення, в якій були проведені ремонтно-ізоляційні Vпк =Vспв /n0, (1) роботи з перфоруванням інтервалу 1964-1972м. При закачуванні СПВ (СВ) для запобігання Q (2) R= , можливому прориву їх через товщу верхнього воp × h × n0 доупору за вимогами СОУ 60.3-30019801-009:2004 де Q - об'єм закачуваних СПВ (СВ); [4] розраховуються наступні параметри. n0 - коефіцієнт пористості порід пластаЗначення гірського тиску Рг на середині інтерколектора; валу поглинання складає 453кгс/см 2. Горизонтальh - товщина пласта-колектора. не напруження tп в покрівлі пласта-колектора г 7 34862 дорівнює 317кгс/см 2. Вертикальне напруження tп г досягає 181кгс/см 2. Пластовий тиск максимальний Рп-174кгс/см 2. Репресія гідророзриву покрівлі пласта-колектора ΔРп-190кгс/см 2. Вибійний тиск гідророзриву покрівлі пласта-колектора Рп виб не пере2 більшує суми ΔР п і Рп - 364кгс/см . Перед проведенням експлуатаційного закачування проведено: Пробне закачування СПВ на трьох режимах з витратами, які східчасто змінювалися на протязі 11,6 години від 6м 3/год до 16м 3/год. Надлишковий тиск нагнітання на усті свердловини в середньому складав 126атм (12,8МПа). Значення репресії закачування дорівнює 159атм (16,2МПа). Визначення значення коефіцієнту фільтрації по рівнянню поглинання [5]: 0,366 × Qg æ RП ö ç lg ÷, kП = (7) DP × m ç r0 ÷ è ø де ΔР - репресія закачування, g - щільність пластової води. Коефіцієнт фільтрації дорівнює 0,32м/добу (378мД). Далі проведено: 8 Вимірювання вмісту ЗР у пробах СПВ (СВ) лабораторними методами. У прикладі розглядаються три значення: 200мг/л, 400мг/л та 800мг/л. Розрахування за формулами (1) і (2) об'єму порід пласта-колектора Vпк , який заповнюється при періодичному закачуванні 40м 3 СПВ та радіусу Rп їх поширення у пласті-колекторі. При n0=0,158 об'єм порід пласта-колектора Vпк складе 253м 3, а радіус Rп-3,2м. Розрахування питомого об'єму N0 порових відкладень ЗР, які містяться у закачуванному об'ємі пласта-колектора, за формулою (5) (колонка 5 таблиць 1-3). Визначення зростання тисків нагнітання внаслідок кольматації порового простору пластаколектора при закачуванні СПВ на протязі 1, 5, 10, 20 та 30 років за формулою 3 (колонка 8 таблиць 1-3). Прийнято: Q - дебіт свердловини, 40м/добу; kП- коефіцієнт фільтрації порід пластаколектора, 0,32м/добу; m - товщина пласта-колектора, 8м; Rп - радіус зони кольматажу біля фільтру, 3,2м; r0 - радіус фільтру, 0,2м; n0 - початкова пористість порід пластаколектора, 0,158. Таблиця 1 Прогнозування зростання тиску нагнітання СПВ внаслідок кольматації порід пласта-колектора при вмюті ЗР у 200мг/л Об'єм за- Об'єм вільКоефіцієнт фіТермін за- Об'єм заПитомий об'Додатковий Тиск нагнівислих ного моровольтрації зони качування, качуванних єм порових опір ζ, м тання, м (атм) речовин го простору, кольматації kt, роки СПВ V, м 3 відкладень N0 (атм) 3 3 N0, м м м/добу 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1920 0,19 39,81 0,0008 0,315 0,044 7,11 (0,72) 5 9600 0,96 39,04 0,0038 0,297 0,213 7,99 (0,82) 10 19200 1,92 38,08 0,0076 0,276 0,440 9,25 (0,94) 20 38400 3,84 36,16 0,0152 0,236 0,986 12,67 (1,29) 30 57600 5,76 34,24 0,0228 0,2 1,662 17,63 (1,8) Таблиця 2 Прогнозування зростання тиску нагнітання СПВ внаслідок кольматації порід пласта-колектора при вмісті ЗР у 400мг/л Термін Об'єм зазакачуван- качуваних ня, роки СПВ V, м 3 1 1 5 10 20 30 2 1920 9600 19200 38400 57600 Об'єм за- Об'єм вільПитомий об'- Коефіцієнт фільт- Додатковий Тиск нагнівислих ного поровотання, м речовин го простору, єм порових рації зони кольма- опір ζ, м відкладень N0 тації kt, м/добу (атм) (атм) N0, м 3 м3 3 4 5 6 7 8 0,384 39,62 0,015 0,31 0,087 7,3 (0,78) 1,92 38,08 0,0076 0,28 0,396 9,0 (0,96) 3,84 36,16 0,0152 0,24 0,922 12,2 (1,31) 7,68 32,32 0,0303 0,17 2,443 24,4 (2,61) 11,52 28,48 0,0455 0,12 4,618 49,0 (5,24) 9 34862 10 Таблиця 3 Прогнозування зростання тиску нагнітання СПВ внаслідок кольматації порід пласта-колектора при вмісті ЗР у 800 мг/л Термін закачування, роки 1 1 5 10 20 30 Питомий Об'єм заКоефіцієнт Об'єм закаОб'єм вільно- об'єм поДодатко- Тиск нагнітання, м вислих фільтрації рових відчуваних речовин го порового3 зони кольма- вий опір ζ, (атм) СПВ V, м 3 простору, м клам (атм) N0, м 3 тації kt, м/добу день N0 2 3 4 5 6 7 8 1920 0,77 39,23 0,0030 0,302 0,166 7,74 (0,83) 9600 3,84 36,16 0,0152 0,236 0,986 12,67 (1,35) 19200 7,68 32,32 0,0303 0,169 2,434 24,51 (2,61) 38400 15,36 24,64 0,0607 0,075 9,050 125,45 (13,38) 57600 23,04 16,96 0,0910 0,024 34,162 1224,91 (130,66) Порівняння розрахунків вказує на те, що при трьох значеннях вмісту ЗР, які послідовно збільшуються у два рази, зниження коефіцієнту фільтрації зони кольматації порід пласта-колектора на 25% може статися відповідно за 20 років, 10 років і 5 років. Найбільш припустимий варіант зменшення вмісту ЗР визначається в залежності від їх фактичного вмісту в СПВ (СВ). В подальшому вносяться корективи в процес очищення СПВ (СВ) в залежності від змінення тиску нагнітання на протязі більш короткочасних періодів (місяць, доба). Запропонований спосіб можливо використовувати при безперервному закачуванні СПВ (СВ) при умовах постійного контролювання значень тисків нагнітання та вмісту ЗР і оперативного корегування останніх у напрямках оптимального вмісту. Технічним результатом від використання запропонованого способу є підвищення технікоекономічних показників закачування СПВ (СВ) з поверненням до надр максимальної кількості ЗР, Комп’ютерна в ерстка В. Мацело подовження інтервалу часу між ремонтними роботами по поновленню прийомистості поглинальних свердловин. Джерела інформації: 1. Гаев А.Я. Подземное захоронение сточных вод на предприятиях газовой промышленности. Л.: Недра, 1981. 2. Веригин Н.Н. Кольматаж призабойной зоны скважин. ПМТФ, 1964, № 2. 3. Алексеев B.C., Коммунар Г.М. Кольматаж фильтров и прифилътровых зон водозаборных скважин. - Водные ресурсы, 1974, № 5. 4. СОУ 60.3-30019801-009:2004. Підземні схови ща газу. Регламент повернення супутні х пластових вод у надра. ДК "Укртрансгаз". Київ. 2004. 5. Боревская В.Ф., Гаврилов Т.Н. и др. Гидрогеологические исследования для захоронения промышленных сточных вод в глубокие водоносные горизонты (методические указания). М.: Недра, 1976. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601