Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию создания Тюменского индустриального институ
связанных микротрещин в пласте обеспечивает проницаемые пути потока
вколлекторе.
Вданном случае, активная проницаемость пласта месторождения по
испытаниям керна составляет около 
мД, в то время как проницаемость от испытаний скважины составляет около 
мД. Последняя представляет собой совокупность вклада микротрещин и других различных факторов, влияющих на проницаемость.
Для того, чтобы полностью связать опыт из геологического описания системы месторождения Bakken, и испытания керна с результатами испытания скважин, была построена многослойная модель пласта с двойной проницаемостью. Была построена 4 слойная (Upper Bakken Shale, Middle Bakken, Lower Bakken Shale, Three Forks) горизонтальная модель скважи-
ны. Схема данной модели представлена на (рис. 1) со схемой нефтяного пласта и параметрами нефтенасыщенной толщи пласта. Логарифмическое формирование сетки от ствола скважины, а также между трещинами ГРП используются для формирования режима потока в окрестности призабойной зоны скважины.
Рис. 1: Схема модели пласта и конфигурация
Исследования характеристик трещин позволяет предположить возможный вклад потоков из четырех слоев. Поскольку принято, что уплотнение горных пород имеет решающее влияние на продуктивность скважины в нестандартных нефтяных пластах, измеренные в лаборатории функции зависимости от давления для вмещающей породы и трещин, были включены в модель гидродинамического моделирования.
В полученной модели эффективная проницаемость равная 0.018 мД вычисляется с использованием пористости трещины и проницаемости в нефтенасыщенной толще пласта. На рисунке 2 представлена кривая восстановления давления после испытаний реальной скважины.
Интерпретация данной кривой не сопоставима с расчетами строгого уравнения, но ее изменение на участке времени от 0.01 до 1 час, говорит о том, что присутствует активная зона притока, активное движение к скважине, и отображение радиального течения в активной зоне. Данная зона, на наш взгляд, оценивается более высокой проницаемостью, чем дальняя
231
зона. Распределение кривой на участке времени от 1 и до 100 час, можно оценить как наличие глубокой активной зоны с плоскопараллельным течением.
Рис. 2: Кривая восстановления давления
Факт распространения плоскопараллельного течения на дальней зоне скважины, говорит о том, что весь ствол скважины находится в работе.
По данной кривой можно пронаблюдать, что на отрезке ab - КВД с наклоном i=1/4 отображает наличие зоны с проницаемостью в два раза выше проницаемости удаленной зоны.
Поскольку активная зона значительно меньше удаленной зоны, то и степень увеличения дебита не существенно увеличивается. По нашим расчетам не более 10%.
Рис. 3: Кривая распределения давления по зонам.
232
Распределение давления в двух выделенных участках пласта представлено на (рис. 3).
Глубина «активной» зоны примерно равна глубине трещин, около 50 м. Полученный вывод согласуется с данными, полученными с помощью геофизических исследований и гидродинамических испытаний, проведенными в скважине. Применение гидравлического разрыва пласта в данной скважине является нерентабельным, и, как видно из исследований и по полученным данным, не принесло существенных изменений в улучшении параметров.
Результаты испытаний и анализ данных моделирования привели к выводу, что правильная интерпретация гидродинамических исследований в совокупности с геофизическими исследованиями и определением параметров с помощью керна дают максимальную характеристику скважины и ее нефтепритоков. Данные эксперименты показали, что бурение горизонтальных скважин и проведение ГРП на коротких расстояниях между трещинами, повлияли на продуктивность незначительно.
В целом можно сделать вывод, что применение ГРП в горизонтальных скважинах с коротким расстоянием между трещинами неэффективно.
Литература
1.Kurtoglu, B., Kazemi, H., Boratko, E.C., Tucker, J., and Daniels, R., 2012a. SPE 159597: Mini-DST to Characterize Formation Deliverability in the Bakken. 2012 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA.
2.Basak Kurtoglu, Marathon Oil Company and Hossein Kazemi, Colorado School of Mines 2012 SPE 155655: Evaluation of Bakken Performance Using Coreflooding, Well Testing, and Reservoir Simulation, 2012 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA.
3.Р. Эрлагер мл. Гидродинамические методы исследования скважин.
—Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2007.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА С ПОМОЩЬЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
Нимчук С.Ю г.Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
e-mail: St.nim@list.ru
Гидравлический разрыв пласта предназначен для повышения проницаемости обрабатываемой области призабойной зоны скважины и заключается в создании искусственных и расширении естественных трещин.
233
Гидравлический разрыв пласта в настоящее время является самым эффективным методом повышения нефтеотдачи и интенсификации притока.
Чтобы определить эффективность проведения ГРП и дать оценку, необходимо принять во внимание многие факторы и параметры, такие как: глубина ГРП; подача жидкости разрыва; вязкость жидкости разрыва; время закачки жидкости разрыва в трещину; эффективный радиус скважины, пересеченной трещиной ГРП; средняя проницаемость слоистого пласта; давление разрыва горных пород и многие другие.
В данной работе были созданы алгоритмы для структурирования и определения эффективности проведения гидравлического разрыва пласта.
По полученным алгоритмам была составлена вычислительная программа, позволяющая оценить эффективность геолого-технологических мероприятий. Разработанный программный продукт включает следующие возможности:
Расчет эффективности ГРП,
Вывод зависимостей отношения дебитов после и до ГРП от множества изменяемых параметров,
Вывод трехмерных зависимостей функций от двух изменяемых параметров.
Главным окном разработанного программного продукта является окно вычислительного блока «Расчет эффективности ГРП» (рис.1).
При помощи составленной вычислительной программы был произведен расчет геометрических параметров трещины по методике Мищенко[1] и расчет эффективности ГРП по методике Каневской[2]. Были получены зависимости ряда показателей.
Перед началом вычислительных операций в левой части окна необходимо задать исходные данные для расчета в указанных единицах измерения. По умолчанию, при запуске программы, в полях ввода стоят типичные значения загружаемых параметров.
После загрузки исходных данных, для вывода значения отношения дебита после и до ГРП необходимо нажать кнопку «Расчет». Вычисленное численное значение будет выведено в специальное поле вывода, расположенной под нажимаемой кнопкой.
Для вывода графических зависимостей необходимо выбрать желаемый изменяемый параметр на оси X. Выбор производится в поле под кнопкой «График» (рис. 2).
234
Рис. 1. Окно вычислительного блока «Расчет эффективности ГРП»
Рис. 2. Объекты задания параметров вывода графических зависимо-
стей
После выбора необходимого параметра следует нажать кнопку «График». Во вновь открывшемся всплывающем окне будет представлена зависимость отношения дебита после и до ГРП от выбранного ранее параметра.
Пример вывода графической зависимости отношения дебита после и до ГРП от перфорированной толщины пласта представлен на рис. 3.
235
Рис. 3. Объекты задания параметров вывода графических зависимо-
стей
Для вывода трехмерных зависимостей функции от двух параметров необходимо нажать соответствующую кнопку в нижней части окна. Пример вывода 3D графика представлен на рис. 4.
В результате был получен ряд зависимостей от нескольких параметров, которые позволяют дать оценку эффективности при проведении гидравлического разрыва пласта. На самом деле, зависимости весьма условны, так как в реальных условиях ограничены технологическими параметрами. Но, тем не менее, данные зависимости дают возможность оценить эффективность ГРП, взглянуть на вероятный исход в широком диапазоне.
236
Рис. 4. Пример вывода трехмерной зависимости функции от двух параметров
Литература
1.Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти, Учебное пособие для вузов. - М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.
Губкина, 2003. - 816 с.
2.Каневская Р. Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов разработки месторождений углеводородов. — МоскваИжевск: Институт компьютерных исследований, 2002, 140 стр.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Савченко Ю.Н.
г. Тюмень, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
e-mail: yura211191@yandex.ru
Настоящей статьей хотелось бы привлечь внимание к такому доста-
237
точно распространенному в наше время, но малоизвестному устройству как гироскоп. Рассмотреть варианты существующих и используемых приборов данного типа в геофизической отрасли, возможные альтернативы их достоинства и недостатки.
Гироскоп — устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено, относительно инерциальной системы отсчета. Простейший пример гироскопа — юла (волчок) [1]. Он применяется в системах навигации на судах, подводных лодках, самолетах, в автоматических системах ориентации и стабилизации космических аппаратов, ракет. Так же находит широкое применение при проведении геофизических исследований, в робототехнике, автомобилестроении и других отраслях.
В настоящее время СНС - спутниковые навигационные системы (ГЛОНАС и GPS) по параметрам массы, габаритов и стоимости превосходят гироскопические. Однако решение углового положения аппарата в пространстве с использованием СНС систем хоть и возможно, но весьма затруднено и имеет ряд значимых ограничений, в отличие от гироскопических систем. Например, эти системы оказываются неспособны точно определять положение в городских условиях, при плохой видимости спутников, а автономные же гироскопические приборы работают в любом месте — под землѐй, под водой, в космосе. Поскольку системы инерциальной навигации автономны, на их работе не сказываются погодные условия. Они не поддаются радиоэлектронному подавлению и не генерируют электромагнитного излучения, тем самым обеспечивая скрытность и независимость, что является их весьма существенным достоинством.
Выделяют два основных типа гироскопов по принципу действия:
механические гироскопы;
оптические гироскопы.
Перспективным является направление развития квантовых гироскопов. Идея заключается в том, что электрический ток может проходить между сверхпроводящими материалами, даже если их будет разделять тонкий слой изолятора. На основе этого эффекта Ричардом Паккадром и его коллегой по Калифорнийскому университету был сделан квантовый гироскоп, позволяющий обнаружить вращение тела и определить его угловую скорость, основанный на гироскопических свойствах электронов, атомных ядер или фотонов[2].
Деятельность любой геофизической организации, как правило, направлена на достоверное информационно-геофизическое обеспечение предприятий нефтегазовой промышленности при поиске, разведке, разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений. Одни из главных направлений повышения достоверности геофизических материалов занимают метрологическое обеспечение (МО), разработка и внедрение новых более точных и более простых приборов, программного обеспечения и
238
технологий для геофизических исследований.
Например, в настоящее время при геофизических исследованиях используются гироскопы, в основе которых лежит механический принцип действия, такие как инклинометр гироскопический непрерывный ИГН 73100/80, инклинометр ИН-М.
Инклинометр гироскопический непрерывный ИГН 73-100/80 является самонаводящейся на географический меридиан программноуправляемой системой, предназначенной для определения траектории скважины в непрерывном автоматическом режиме в процессе измерения с регистрацией глубины скважины, азимута, зенитного угла, а также угла поворота отклонителя, он состоит из следующих составных частей:
1 Карданов подвес.
2 Датчик Д7-03И используется в качестве чувствительного элемента инклинометра для моделирования в инерциальном пространстве двух ортогональных осей, выдачи информации об угловом отклонении и угловой скорости корпуса датчика относительно моделируемых осей, а также для обеспечения разворота моделируемых осей в инерциальном пространстве с требуемой скоростью.
3 Акселерометр АТ-1104.
4 Датчик момента ДС-28.
5 Синусно-косинусный трансформатор СКТ-232Б.
6 Усилительно-преобразующее устройство УПУ-1.
7 Блок электроники БЭ, включает:
7.1 Блок питания гиромотора БПГ-73К,
7.2 Модуль опорного напряжения МОН-73К,
7.3 Усилитель разгрузки УР-МИ,
7.4 Усилитель арретирования гироскопа УАГ.
8 Блок обработки
8.1 Блок цифровой обработки БЦО-И
8.1.1 Модуль управления инклинометра МУ-1.
8.1.2 Генератор опорного напряжения ГОН СКТ.
8.1.3 Модуль счетчиков МС для измерения температуры.
8.1.4 Модуль таймера МТ.
8.1.5 Модуль преобразователей МП.
8.1.6 Модуль оконечного устройства МОУ.
8.1.7 Модуль приемопередатчика МПП.
8.2 Блок питания инклинометра БП-И[3].
В общем, получается довольно большой, сложный и трудно ремонтируемый прибор, потребляющий много мощности.
Разработки альтернативных устройств данного типа, могли-бы улучшить качество геофизических исследований, упростить метрологическое и техническое обеспечение, сделать их меньше по размерам и проще в
239
плане сопроводительного оборудования и программного обеспечения.
Как было описано выше в ИГН 73-100/80 используется механический гироскоп, хотелось-бы рассмотреть возможность применения оптического принципа действия в приборах такого типа, либо каких-то других, возможно, принципиально новых способов определения траектории скважин – как они себя поведут при проведении геофизических исследований и будут - ли обеспечиваться необходимые точностные характеристики.
Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) позволяют измерять собственно угловую скорость. Главными элементами ВОГ являются излучатель, расщепитель луча, многовитковый замкнутый контур из одномодового диэлектрического световода с малым затуханием и фотоприемник. Во- локонно-оптический гироскоп представляет собой интерферометр Саньяка, в котором круговой оптический контур заменен на катушку из длинного одномодового оптического волокна[4].
Эффект Саньяка, на котором основан принцип работы прибора, проявляется на несколько порядков сильнее из-за малых потерь в оптическом волокне и большой длины волокна. Конструкция ВОГ целиком выполняется в виде твердого тела, что облегчает эксплуатацию. ВОГ измеряет скорость вращения. Конфигурация ВОГ позволяет " чувствовать " реверс направления вращения. Возможность измерения малых угловых скоростей.
Достоинствами ВОГ являются потенциально высокая чувствительность (точность) прибора, малые габариты и масса конструкции, невысокая стоимость производства и конструирования при массовом изготовлении, относительная простота технологии, ничтожное потребление энергии, большой динамический диапазон измеряемых угловых скоростей, отсутствие вращающихся механических элементов (роторов) и подшипников, практически мгновенная готовность к работе и нечувствительность к большим линейным ускорениям.
Таким образом, разработка и внедрение гироскопического инклинометра на основе другого принципа действия могла бы улучшить его качественные показатели и упростить метрологическое и техническое обслуживание.
Литература
1.Бороздин В. Н. Гироскопические приборы и устройства систем управления: Учеб. пособие для ВТУЗов., М., Машиностроение, 1990.
2.Померанцев Н. М., Скроцкий Г. В., Физические основы квантовой гироскопии, «Успехи физических наук», 1970, т. 100, в. 3, с. 361
3.Инклинометр гироскопический непрерывный ИГН 73-100/80 Руководство по эксплуатации ИФДЖ.611137.001, с. 4-23.
240