Алиев З.С. и др. Технология применения горизонтальных газовых скважин

Recommend Stories

Empty story

Idea Transcript


Посвящается

85 - летию

РГУ нефти и газа имени И. М Губкина

drA3ПPDM

Авторы выражают признателъность

и благодарность ПАО «Газnром» за поддержку

и участие в издании настоящего учебного пособия для студентов ВУЗов нефтегазового профиля

Z.S. Aliev,

Е.М.

Kotlyarova

TECHNOLOGY OF APPLICATION OF HORIZONTAL GAS WELLS А

Textbook

ИЗДАТFJIЬСКИЙ ЦЕНТР РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

2015

З.С. Алиев, Е.М. Котлярона

ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕПИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЬIХ ГАЗОВЬIХ СКВАЖИН Учебное пособие Допущено Учебпо-.iwетодически.м объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов

образовательных организаций высшего образования, обучающихся по направлению подготовки бакалавриата «Нефтегазовое дело>>, по представлению Ученого совета РГУ нефти и газа U)Иени И. М Губкина

ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР РГУ нефти и rаза ИМ!ИН И.М. Губкина

2015

УДК ББК

551 26.34 А50

Рецензенты:

Пономарев А. И. -д-р. техн. наук, профессор, зав. кафедрой Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений

У фимекого государственного нефтяного технического университета, Басниев К. С.- д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН

ASO

Алиев З.С., Котлярава Е.М. Технология применения горизонтальных газовых скважин: Учебное пособие. - М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина, 2015.- 156 с.: ил.

ISBN 978-5-91961-210-0 Предлагаемое учебное пособие предназначено для обучения бакалавров но­ вейшей дисциплины

«Технология

применения

горизонтальных

скважин»,

вве­

денной среди нефтегазовых вузов только в РГУ нефти и газа имени И.М. Губки­ на и его филиалах направления «Нефтегазовое дело» профиля «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи газа, газаконденсата и подземных хранилищ». В

жин,

пособии

изложены

с учетом которых

применения

конструктивные

особенности

горизонтальных

сква­

разработаны теоретические и технологические основы

горизонтальных

месторождений. В частности,

скважин для

освоения газовых

и газоконденсатных

в книге изложены методы определения забойного

давления, температуры и дебита горизонтальных скважин различных конструк­ ций, рекомендаций по вскрытию однородных и неоднородных пластов, размеще­ нию

их

по

толщине

и

площади,

исследования

таких

скважин

методами,

отлича­

ющимися от классических методов, которые неприемлемы и нецелесообразны в таких

скважинах.

Предложены

методы

обоснования:

числа

горизонтальных

скважин в начальной стадии и в процессе разработки, режима их эксплуатации: в условиях образования гидратов путем определения распределения давления и температуры по стволу; возможности обводнения, загрязнения призабойной зоны буровым раствором в процессе вскрытия продуктивного интервала.

Приведены

примеры расчета основных параметров реальных месторождений, где пробурены горизонтальные скважины.

Данное учебное пособие может быть использовано во всех нефтегазовых вузах, предприятиях по добыче газа,

НИИ и проектных институтах, занимаю­

щихся проектированием месторождений с применением горизонтальных скважин.

Данное издание является собственностью РГУ нефти и газа

имени И.М. Губкина и его репродуцирование (воспроизведение) любыми способами без согласия университета запрещается.

УДК ББК

ISBN 978-5-91961-210-0

© © ©

551 26.34

Алиев З.С., Котлярава Е. М., 2015 Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015 Голубев В. С., оформление серии, 2007



ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАСТОВОГО И ЗАБОЙНОГО ДАВЛЕНИЙ В

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ

ГАЗОВЫХ

СКВАЖИНАХ

РАЗЛИЧНЫХ

КОН-

СТРУКЦИЙ.

1.1.

9

Конструктивные разновидности горизонтальных скважин и их выбор при

проектировании разработки нефтяных и газовых месторождений с учетом их геолого-физических особенностей. 1.2. Определение пластового давления в горизонтальных газовых скважинах.

9 14

Определение забойного давления в горизонтальных скважинах различных

1.3.

конструкций.

1.3.1.

17

Определение забойного давления в горизонтальной скважине при от-

сутствии в продукции жидкости и фонтанных труб в горизонтальном стволе

1.3.2. стве

17

Определение забойного давления и давления в затрубном простран-

в

горизонтальных

скважинах

при

отсутствии

в

продукции

жидкости

и

частично оборудованных фонтанными трубами.

21

Определение забойного давления в горизонтальной скважине при от­ сутствии фонтанных труб в горизонтальном участке и наличии жидкости в

1.3.3.

продукции скважины

1.3.4.

.

27

Определение забойного давления у башмака фонтанных труб и давле-

ния в затрубном пространстве в горизонтальной скважине, частично обору-

дованной НКТ при наличии жидкости в ее продукции.

1.3.5.

30

Определение забойного давления у торца горизонтальных скважин,

частично оборудованных фонтанными трубами, при наличии жидкости в их продукции.

ГЛАВА

2.

36

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА ПО

СТВОЛУ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

40

Распределение температуры газа по стволу остановленных газовых скважин

48

2 .1. 2.2. лу

Приближенный метод определения распределения температуры газа по ствогоризонтальных

скважин

при

отсутствии

в

разрезе

многолетнемерзлых

по-

63

род.

2.3.

Приближенный метод определения распределения температуры газа по ство-

лу горизонтальных скважин при наличии в разрезе многолетнемерзлых пород..

2.4.

Распределение температуры газа по условно выделенным участкам.

2.4.1. 2 .4.2.

Распределение температуры газа в пласте. Распределение температуры газа по длине

ствола.

69 82 84

горизонтального участка

84

5

Распределение температуры газа на искривленном участке ствола.

2.4.3. 2.4.4.

3.

ГЛАВА

85 87

Распределение температуры газа на вертикальном участке ствола.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

НЫХ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН,

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ГОРИЗОНТАЛЬ­

ВСКРЫВШИХ ПЛАСТЫ

ПОЛОСООБРАЗ-

НОЙ И СЕКТОРНОЙ ФОРМ.

3.1.

91

Формы зоны пласта, дренируемой горизонтальными скважинами, и вскры-

тие ее горизонтальным участком ствола. 3.2. Приближенный метод определения дебита горизонтальной скважины при

91

вскрытии полосообразного фрагмента при Рз(Lг) =

96

3.3.

const.

Приближенный метод определения дебита горизонтальной скважины путем

совместного решения двух дифференциальных уравнений в случае Рз -:fполном вскрытии полосообразного фрагмента

3.4.

const

при

.

98

Приближенный метод определения дебита горизонтальной скважины при

непалнам вскрытии полосообразного фрагмента.

3.5.

Влияние

параметра

анизотропии

на

производительность

101 горизонтальных

104

скважин.

3.6.

Метод определения производительности горизонтальной скважины, вскрыв-

шей пласт с переменной толщиной

3. 7.

.

109

Численные методы определения производительности горизонтальных сква-

жин, частично вскрывших фрагменты полосообразной и секторной форм газовых и газоконденсатных месторождений . Приближенный метод определения производительности горизонтальной га-

112

зовой скважины, частично вскрывшей фрагмент залежи в форме сектора.

116

3.8.

ГЛАВА

4.

РАЗМЕЩЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ПРИ ОСВОЕ­

НИИ И РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА СУШЕ И ШЕЛЬФЕ.

4.1.

Размещение горизонтальных скважин на газовых и газоконденсатных место-

рождениях

4.2. 4.3.

135

.

Вскрытие продуктивного интервала горизонтальными скважинами. Обоснование числа проектных горизонтальных скважин.

135 137 140

Список литературы.

151

Об авторах.

155



ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемое учебное пособие по дисциплине .;Технология при­ менения

горизонтальных скважин~, которая создана в Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина и включена в учебный план направления подготовки -«Нефтегазовое де­ ло~ профиля .;Эксплуатация и обслуживание объектов добычи газа, газаконденсата и подземных хранилищ~. А также данное учебное посо­ бие является частью дисциплины .;Теория разработки газовых и газо­ конденсатных месторождений~, входящей в учебный план магистерской программы .;Проектирование разработки и эксплуатации газовых и га­ зоконденсатных месторождений~ как наиболее современное направле­ ние в области повышения рентабельности разработки месторождений при любых емкостных и фильтрационных свойствах газовых и газокон­ денсатных месторождений. В учебное пособие включены: общие сведе­ ния о конструктивных особенностях горизонтальных и многоствольно­ горизонтальных скважин и обоснована необходимость учета этих осо­ бенностей при создании теоретических основ определения параметров горизонтальных скважин,

в частности,

методы и примеры по определе­

нию забойного давления, температуры в пласте и по стволу скважин различных конструкций по радиусу кривизны, наличия или отсутствия фонтанных труб на горизонтальном участке, жидкости и твердых при­ месей в продукции скважин, наличия зоны многолетнемерзлых пород в стратиграфическом разрезе ствола, в частности, частично или полно­ стью

на

также

вертикальном

и

частично

производительности

таких

на искривленном скважин

при

участках

постоянном

и

ствола,

а

перемен­

нам по длине горизонтального ствола забойном давлении при вскрытии однородных и неоднородных пластов.

Рассмотрены методы исследования горизонтальных скважин на стационарных и нестационарных режимах фильтрации и пригодность и целесообразность использования этих методов в горизонтальных сква­ жинах,

имеющих

значительные длины

горизонтального

ствола,

длины

фрагмента, выбранного, исходя из необходимости обеспечить скважину запасами на 30-40 лет эксплуатации. Также рассмотрены: неполнота вскрытия горизонтальным стволом, емкостные и фильтрационные свой­ ства, термабарические параметры, форма фрагмента, приходящегося на

7

одну скважину, размещение и вскрытие, взаимодействие скважин и сте­ пень истощения пропластков.

Особое внимание в книге уделено разработке шельфоных место­ рождений, где из-за дороговизны строительства платформ горизонталь­ ные скважины располагают веерно-кустовым размещением. Приведено влияние

равномерного

горизонтальных

и

стволов

неравномерного на

возможность

веерно-кустовоm применения

размещения

классических

ме­

тодов промыслово-геофизических, газагидродинамических и газокон­ денсатных исследований при таком размещении скважин в условиях взаимодействия, а также осуществления контроля за разработкой по данным исследования и эксплуатации таких скважин. Предложены ме­ тоды обоснования числа горизонтальных скважин и сохранения их начального дебита при начальных значениях депрессии на пласт путем увеличения длины горизонтального участка с учетом возможности бу­ рения (увеличения длины ствола) при низких пластовых давлениях. Рекомендованы новые другие методы взамен классических методов ис­ следования и контроля за разработкой месторождения с использовани­ ем только горизонтальных скважин.

Детально изложены рекомендации по обоснованию: горизонтальных и многоствольных скважин; толщине

и

площади

залежи;

длины,

вскрытию,

радиуса

конструкции

размещению по

кривизны

ствола,

пара­

метра анизотропии пласта и многих других факторов, влияющих на ос­ новные параметры таких скважин.

Книга не имеет аналогов в мире и ориентирована, прежде всего, на студентов РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина и его филиалов в г. Оренбурге и г. Ташкенте.



ГЛАВАl ОПРЕДЕЛЕНИЕПЛАСТОВОГО

И ЗАБОЙНОГОДАВЛЕНИЙ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ

РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1.

КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН И ИХ ВЫБОР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ

И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ИХ ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ Конструкции горизонтальных скважин отличаются по радиусу кри­ визны

при переходе ствола

скважины от

вертикального

направления

к

горизонтальному.

1. В имеющейся литературе встречаются понятия скважины с -«большим~, -«средним~ и -«малым~ радиусами кривизны Rиск.бол ~ ~

150 м; 12 м ,

11.

Алиев

3. С.

и др.

1998.

Определение производительности горизонтальной

скважины, вскрывшей фрагмент нефтяной залежи, имеющей форму сектора. М.: Нефть и газ,

12.

-

2009.

Алиев З.С., Арутюнова К.А. Определение необходимой длины гори­

зонтального ствола газовой скважины в процессе разработки/ /Газовая про­ мышленность.

- 2005. - N2 12.

151

Алиев

13.

3. С.,

Бондаренко В.В.

жин.- М.: Нефть и газ,

горизонтальных сква­

Алиев 3.С., Бондаренко В.В. Технолоrnя применения горизонтальных

14.

скважин.- М.: Нефть и газ,

2006.

Алиев З.С., Бондаренко В.В. Руководство по проектированию разра­

15. ботки

Исследование

2004.

газовых и газанефтяных месторождений.

времю>,

-

Печора:

Изд.

-«Печерское

2003. Алиев

16.

3. С.,

Бондаренко В.В., Сомов Б.Е. Методы определения про­

изводительности горизонтальных нефтяных скважин и параметров вскрытых ими пластов.- М.: Нефть и Газ,

17.

2001.

Алиев 3.С., Кот.лярова Е.М. Определение производительности гори­

зонтальной скважины, вскрывшей пласт с переменной толщиной/ /Труды международного

технологического

симпозиума

-«Новые

технологии недрапользования и повышения нефтегазоотдачи>>. нефтегазового бизнеса, Алиев

18.

3. С.,

VI

ресурсосберегающие

-

М.: Институт

2007.

Кот.лярова Е.М. Влияние размещения по площади, про­

филя и полноты вскрытия газоносных пластов на производительность горизон­ тальных

скважин.

2010. - 92 с. 19. Алиев

Методическое пособие.

Оренбург:

ИП

Щербаков

В.В.,

З.С., Котлярава Е.М. и др. Определение забойного давления в

горизонтальных

газовых скважинах с

ми/ /Бурение и нефть.

20.

-

восходящим и нисходящим профиля­

- 2010. - N2 1.

Алиев 3.С., Сомов Б.Е., Гонышева И.В. Влияние кольматации на до­

стоверность определения фильтрационных свойств пласта по данным исследо­

вания скважин на стационарных режимах/ /Материалы

международного

VI

технологического симпозиума -«Новые ресурсосберегающие технологии недро­

пользования и повышения нефтегазоотдачи>>, Москва

21.

Алиев

3. С.,

2007

г.

Ребриков А.А. Пригодность приближенного метода опре­

деления забойного давления горизонтальных скважин различных конструкций. Труды

VI

международного

технологического

симпозиума

-«Новые

ресурсо­

сберегающие технологии недрапользования и повышение нефтеотдачи>>, март

2007

г. - С. 309-312. 22. Алиев 3.С.,

Ребриков А.А.

Приближенный метод поиска оптималь­

ных размеров фрагмента прямоугольной формы и его вскрытия для обеспече­ ния максимального дебита горизонтальной скважины/ /Бурение и нефть.

2007.- N22. 23. Алиев

-

З.С., Самуйлова Л.В., Котлярава Е.М., Гончаров С.В. Мето­

ды определения пластового и забойного давлений в горизонтальных скважи­ нах различных конструкций: Методическое пособие.

ков в.в.,

24.

2010.- 92

-

Оренбург: ИП Щерба­

с.

Алиев З.С., Сомов Б.Е., Котлярава Е.М. Методы определения про­

изводительности горизонтальных

скважин,

вскрывших пласты с переменной

толщиной: Тезисы докладов конференции -«Современные проблемы нефтегазо­ носности Восточной Сибири>>.- М.: Нефть и газ,

25.

Алиев 3.С., Шере.мет В.В.

зонтальных

Недра,

152

1995.

скважин,

вскрывших

2006.

Определение производительности гори­

газовые

и

газанефтяные

пласты.

-

М.:

26. газовых

Андреев О. Ф. Обоснование оптимального расположения скважин на месторождениях

ВНИИЭГазпром,

27.

севера

Тюменской

области:

НТобзор.

М.:

1975.

Басниев К. С., Алиев З.С., Черных В.В. Методы расчетов дебитов го­

ризонтальных, наклонных и многоствольных газовых скважин: Обз. информа­ ция -«Бурение газовых и газоконденсатных скважин>>,

1999. -

М.: ИРЦ ОАО

-«Газпром>>.

28.

Борисов Ю.П. и др. Разработка нефтяных месторождений горизон­

тальными и многозабойными скважинами.- М.: Недра,

29.

Бузинов

С.Н.

и

др.

Расчет

притока

1964.

к

скважин/ /Газовая

системе

равномерно

расположенных

горизонтальных

2003.- N2 7. 30. Бузинов

С.Н. и др. Расчет притока к горизонтальной скважине при

кустовом размещении/ /Газовая промышленность.

31.

Гриценко А. И., Алиев

жин.- М.: Наука,

32.

- 2003. - .N2 9.

и др. Руководство по исследованию сква­

1995.

Ермилов О.М., Алиев З.С. и др. Эксплуатация газовых скважин.

М.: Наука,

33.

3. С.

промышленность.

-

1995.

Ибрагимов А.И. Математическое моделирование разработки газовых

месторождений горизонтальными скважинами в трехмерной постановке/ /Га­ зовая промышленность.

34.

- 1997. - .N2 7.

Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконден­

сатных пластов и скважин:

Недра,

35.

Под редакцией

З.С.

Алиева.

-

М.:

1965.

Лапук Б.Б. Теоретические основы разработки газовых и газоконден­

сатных месторождений.- М. Гостоптехиздат,

37.

Зотова,

Катц Д. и др. Руководство по добыче, транспорту и переработке при­

родного газа: Пер. с англ.- М.: Недра,

36.

Г.А.

1980.

1948.- 296

с.

Минский Е.М. и др. Разработка газового месторождения системой не­

равномерно расположенных скважин/ /Тр. ВНИИГаза.- М.: Недра,

1964. 36/44. 38. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, газов и их композиций. М.: Мир, 1987. 39. Николаев С.А. и др. Теплофизика горных пород. - Казань: Казанскй государственный университет, 1987. 40. Проектирование разработки нефтяных месторождений и добыча Вып.

нефти: Справочное руководство в двух томах под ред. Ш.К. Гиматудинова. М.: Недра,

41. 42.

1983.

Чекалюк Э.Б. Термодинамика нефтяного пласта.- М.: Недра,

1965.

Черных В.А. Гидрагазодинамика горизонтальных газовых скважин.

М.: ВНИИгаз,

2000. 43. Giger F. Evaluation theorique de l'effect d'arete d'eau sur production par pints horizontaux. Revue de L'Institut Francais du Petrole, v. 38, 1983, no. 3. 44. ]oshi S.D. Horizontal wells technology. Oklahoma, 1991. 45. Renard G., Dириg ]. Influence of Formation Damage on the Flow Efficiency of Horizontal Wells. Paper SPE 19414, Louisiana, 1990.

153

46. ния

Алиев З.С., Котляров В.Н., Котлярава Е.М. Учет влияния расстоя­

входа

горизонтального

ствола

в

пласт

кустовом размещении/ /Бурение и нефть.

47.

от

устья

при

их

2008.

Крапивина Г. С. Разработка методов оптимизации размещения эксплу­

атационных скважин на ПХГ. Дисс. канд. техн. наук.- М.: ВНИИГаз,

49.

веерно­

Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконден­

сатных скважин/Под ред. З.С. Алиева и др.- М.,

48.

скважин

- 2012. - N2 4.

Алиев

3. С.

1993.

и др. Приближенный метод определения производительно­

сти горизонтальной скважины, не полностью вскрывшей фрагмент залежи в форме сектора// Труды РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.

N2 2 (263). - С. 25-44. 50. Алиев З.С., Сомов

- 2011. -

Б.Е., Котляров В.Н., Котлярава Е.М. Определе­

ние коэффициентов фильтрационного сопротивления горизонтальных газовых скважин при нестабилизированных давлениях и дебитах/ /Газовая промыш­ ленность.-

51.

2013.- N2 3.-

С.

58-61.

Алиев З.С., Мараков Д.А., Котляров В.Н., Самуйлова Л.В. Практи­

ческая нецелесообразность и невозможность исследования горизонтальных га­

зовых скважин на стационарных режимах фильтрации/ /Газовая промышлен­ ность,

2014.- N2 1. 52. Алиев З.С. газовых скважин. 2012. 53. Алиев З.С. горизонтальных

Алиев

М.: Изд. Центр РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина,

и др. Теоретические и технологические основы применения

скважин для освоения

дений.- М.: Недра,

54.

и др. Определение основных параметров горизонтальных

3. С.

газовых

и газоконденсатных

месторож­

2014. и др. Газоrnдродинамические основы исследования сква­

жин на газоконденсатность.- М.: Недра,

2012.



ОБАВТОРАХ

Алиев Загид Самедович, крупнейший специалист в области под­ счета запасов, исследования скважин и проектирования разработки ме­ сторождений нефти и газа с использованием вертикальных и горизон­ тальных скважин.

Доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, академик Международной академии наук природы и общества. Является автором 360 публикаций, в том числе 29 монографий и 27 тематических брошюр.

Котлярона Елена Михайловна, специалист в области разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений ПХГ.

Кандидат технических наук, доцент кафедры разработки и эксплу­ атации газовых и газоконденсатных месторождений, заведующая отде­

лением разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторож­

дений филиала РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина в г. Ташкенте. Является автором более 40 публикаций.

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

1\лиев Загид Самедович

Котлярона Елена Михайловна

ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЛ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Редактор Т. К. Рубинекая Переплет художника В. С. Голубева Художник-график М. С. Голубева Технический редактор Г.В. Лехова

Корректор Е.М. Федорова Компьютерная верстка Ю.А. Титова

Подписано в печать

00.00.15. Формат 70х100 1/16. Гарнитура . Печать 12,9. Уч.-изд. л. 13,0. Тираж экз. Заказ

офсетная. Уел. печ. л.

ISBN 978-5-91961-210-0

9 78591



ДЛЯЗАМЕТОК



ДЛЯЗАМЕТОК



ДЛЯЗАМЕТОК

Smile Life

When life gives you a hundred reasons to cry, show life that you have a thousand reasons to smile

Get in touch

© Copyright 2015 - 2022 AZPDF.TIPS - All rights reserved.