Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Разработка нефтяных и газовых месторождений

Диссертационная работа:

Гужов Николай Александрович. Термогидродинамические основы добычи углеводородов при разработке газоконденсатных месторождений с воздействием на пласт : диссертация ... доктора технических наук : 05.15.06. - Москва, 2000. - 474 с. : ил. РГБ ОД, 71:02-5/47-X

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ .6

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕРМОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ 14

1.1. Исследования фазового поведения многокомпонентных углеводородных
систем 14

  1. Изучение закономерностей фазового поведения углеводородных смесей и особенностей процессов ретроградной конденсации и испарения 15

  2. Взаимодействие углеводородных систем с различными углеводородными

и неуглеводородными агентами при многоконтактном их смешении 18

  1. Методы расчета парожидкостного равновесия природных многокомпонентных углеводородных смесей 20

  2. Описание псевдокомпонентами фракций высококипящих углеводородов газоконденсатных смесей 22

  3. Термогравитационное распределение углеводородов в газоконденсатных пластах значительной толщины. Изменение компонентного состава по толшине пласта 23

1.2. Исследования фильтрации многокомпонентных смесей при воздействии на
газоконденсатные залежи 26

  1. Математическое моделирование фильтрации многокомпонентных смесей в пористых и трещиновато-пористых коллекторах 27

  2. Особенности фильтрации газоконденсатных смесей в условиях понижающегося давления. Накопление ретроградного конденсата в призабойной зоне скважин 28

  3. Смешивающееся вытеснение газоконденсатных смесей углеводородными и неуглеводородными агентами 30

  4. Многофазная фильтрация газоконденсатных смесей и воды 34

1.3. Выводы и постановка задач исследования 36

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВОГО ПОВЕДЕНИЯ
МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СМЕСЕЙ ПРИ
ВОЗДЕЙСТВИИ НА ПЛАСТ УГЛЕВОДОРОДНЫМИ АГЕНТАМИ 38

2.1. Основы методики расчета параметров фазового состояния углеводородных
смесей 39

  1. Система уравнений для исследования термодинамических процессов 39

  2. Моделирование состава природных углеводородных смесей 46

  3. Результаты математического и физического моделирования углеводородных систем, обогащенных компонентами Сг -С4 49

2.2. Изучение закономерностей взаимодействия пластовой системы с агентами
воздействия 55

  1. Особенности построения тройных диаграмм для газоконденсатных систем 57

  2. Изучение массообменных процессов при многоконтактной конденсации 68

2.2.3. Влияние содержания промежуточных углеводородов на фазовое
распределение компонентов в газоконденсатной системе 82

2.3. Особенности процесса испарения жидких углеводородов в пористой

среде 97

  1. Физическое и математическое моделирование процесса 101

  2. Сравнительный анализ результатов моделирования влияния пористой среды на процесс испарения 109

  3. Влияние начальной насыщенности углеводородной жидкой фазы на равновесный состав фаз 112

  1. Изучение влияния пластового давления и глубины залегания на состав пластового газа 124

  2. Выводы 140

3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВНЫХ МЕТОДОВ
РАЗРАБОТКИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ 143

3.1. Математическое моделирование многокомпонентной двухфазной
фильтрации 143

  1. Система уравнений фильтрации с учетом фазовых превращений 143

  2. Фазовые проницаемости при фильтрации взаиморастворимых систем. Адаптация композиционной модели фильтрации к условиям одномерной физической модели 152

3.2. Исследование трехфазного течения в пласте 166

  1. Численная модель трехфазной фильтрации при водогазовом воздействии на газоконденсатный пласт 166

  2. Расчет распределения "меченого" компонента при многофазном моделировании 173

  3. Анализ механизма водогазового воздействия на выпавший в пласте конденсат 175

3.3. Моделирование нагнетания легких углеводородных растворителей

в пласт 180

  1. Экспериментальное и аналитическое исследование частичного сайклинг-процесса 180

  2. Исследование частичного поддержания пластового давления закачкой в пласт газа, обогащенного промежуточными компонентами 188

  3. Исследование возможностей доразработки газоконденсатного месторождения с закачкой сухого газа в пласт 207

  1. Изучение охвата залежи по мощности пласта процессом вытеснения 217

  2. Выводы 233

4. ВЫБОР МЕТОДА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ ПРИ ОГРАНИЧЕННЫХ
ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВЫХ ДАННЫХ ПО ЗАЛЕЖИ 236

4.1. Основные требования к подготовке минимально-необходимых исходных
данных для восстановления истории разработки нефтегазоконденсатной

залежи 236

  1. Принципы применения комплекса взаимосогласованных математических и физических моделей для восстановления исходной информации 239

  2. Восстановление начального состава пластовой жидкой фазы 241

  3. Определение начального состава газоконденсатной смеси и восстановление ретроспективы разработки залежи по данным подготовки газа к транспорту .254

  4. Выводы 274

5. ТЕРМОГИДРОДИНАМИКА ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ
ГАЗОКОНДЕНСАТНОЙ СКВАЖИНЫ. ИЗМЕНЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТ И

СКВАЖИН 276

5.1. Особенности моделирования многокомпонентного течения углеводородов в
призабойной зоне газоконденсатной скважины 276

5.2. Накопление ретроградного конденсата в призабойной зоне скважин.
Изменение продуктивности скважин вследствие накопления конденсата 278

  1. Процесс "динамической" конденсации 278

  2. Влияние фильтрационных свойств пластов на течение газоконденсатных смесей 284

  3. Влияние термобарических параметров пласта и начального состава газоконденсатных смесей на накопление конденсата 300

5.3. Повышение продуктивности газоконденсатных скважин 309

  1. Обработка призабойных зон скважин сухим газом 310

  2. Обработка призабойных зон скважин жидкими углеводородными растворителями 330

  3. Промысловый опыт повышения продуктивности газоконденсатных скважин путем обработки их призабойных зон сухим газом 339

5.4. Выводы 348

6. ПОВЫШЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДООТДАЧИ ПЛАСТА ПРИ
МАШТАБНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ПЛАСТ ВУКТЫЛЬСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ 350

  1. Краткая характеристика Вуктыльского месторождения 351

  2. Результаты опытно-промышленной закачки сухого газа в пласт 364

  1. Контроль за разработкой полигонов с нагнетанием газа в пласт 364

  2. Проект "Конденсат - 2." 382

  3. Полигон "Конденсат-3" 402

  1. Адаптация геолого-математической и фильтрационной моделей залежи ..420

  2. Расчет показателей добычи углеводородов при разработке Вуктыльского месторождения в режиме хранилища-регулятора 427

  3. Выводы 447

7. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 450

ЛИТЕРАТУРА 453

Введение к работе:

Значительная часть природных запасов углеводородного сырья приурочена к залежам газоконденсатного типа. В отечественной газопромысловой практике такие залежи разрабатываются, как правило, на режиме использования энергии сжатого пластового газа. Анализ разработки глубокозалегающих газоконденсатных месторождений (ГКМ), как отечественных, так и зарубежных свидетельствует о сравнительно низких коэффициентах извлечения жидких углеводородов - в пределах 20-30%, что предопределяет одну из сложнейших проблем в газовой промышленности. Так, в недрах газоконденсатных месторождений России, разработка которых завершена или близка к завершению (Совхозное, Русский Хутор, Вуктыльское и др.) остается до 60-70%) стабильного конденсата, основного сырья газобензинового и нефтехимического производства, и до 10-15% газа. Только в пласте Вуктыльского месторождения потери углеводородов составят порядка 100 млн. тонн конденсата и около 65 млрд. м3 газа.

Кроме того, для большинства газоконденсатных месторождений характерно снижение продуктивности добывающих скважин вследствие накопления ретроградного конденсата в их призабойных зонах. При этом достаточно остро стоит задача сохранения и улучшения эксплуатационных характеристик скважин.

Рациональная разработка месторождений природных газов, обеспечивающая максимальное извлечение углеводородов из недр, требует создания и применения новых технологий активного воздействия на пласт. При реализации этих технологий необходимо применение эффективных методов контроля за процессами разработки месторождений. Особенно актуальны проблемы создания и внедрения методов воздействия на пласт для газоконденсатных объектов, разрабатываемых в режиме истощения пластовой энергии и вступающих в позднюю стадию разработки. Для таких объектов характерны значительные потери конденсата в пласте, осложнения в эксплуатации скважин и низкий запас пластовой энергии.

При разработке газоконденсатного месторождения в поровом пространстве пласта протекают сложные для описания процессы разделения

многокомпонентной газоконденсатной системы на фазы, фильтрации пластовых флюидов, массопереноса и массообмена. При нагнетании в пласт агентов воздействия задачи описания динамики развития пластовых процессов, расчета их параметров и оценки показателей и эффективности различных методов разработки еще более усложняются. В этой связи необходима надежная информация о физической природе и закономерностях пластовых процессов.

Решение этих задач требует проведения комплекса

термогидродинамических исследований в широком диапазоне давлений и температур для выявления закономерностей фазового поведения многокомпонентных углеводородных систем, особенностей процессов массообмена и массопереноса при нагнетании в пласт агентов воздействия. Результаты исследований должны послужить основой для расчетных методик, научно-методических и регламентирующих документов, которые необходимы при проектировании новых технологий, направленных на повышение углеводородоотдачи плата.

Большой вклад в развитие методов математического и физического
моделирования термогидродинамических процессов в многокомпонентных
пластовых углеводородных системах, исследование закономерностей этих
процессов и создание на этой основе теории разработки и эксплуатации
месторождений нефти и газа внесли М.Т. Аббасов, О.Ф. Андреев, З.С. Алиев,
К.С. Басниев, А.И. Брусиловский, С.Н. Бузинов, Ю.Н. Васильев, А.С.
Великовский, Ш.К. Гиматудинов, А.И. Гриценко, А.Т.Горбунов, В.М. Ентов,
Ю.В. Желтов, Ю.П. Желтов, Т.П. Жузе, С.Н. Закиров, Г.А. Зотов.

О.В. Клапчук, Ю.П. Коротаев, С.А. Кундин, А.К. Курбанов, Б.И. Леви, В.Н. Мартос, А.Х. Мирзаджанзаде, А.Ю. Намиот, В.А. Николаев, В.Н. Николаевский, Ф.Г. Оруджалиев, Т.Д. Островская, Г.В. Рассохин, М.Д. Розенберг, Я.Д. Саввина, Г.С. Степанова, Н.Г. Степанов, Б.Е. Сомов, И.Н. Стрижов, P.M. Тер-Саркисов, Н.А. Тривус, О.Ф. Худяков, Г.П. Цыбульский, Э.Б. Чекалюк, М.Х. Шахназаров, А.И. Ширковский, П.Т. Шмыгля, В.В. Юшкин и многие другие.

Из зарубежных ученых следует отметить существенный вклад К. Ватсона, Д. Катца, К. Коутса В. Лэси, М. Маскета, К. Питцера, X. Римера, Д.Робинсона,

Д. Прауснитца, О. Редлиха, Б. Сейджа, Д. Соаве, К. Старлинга, М. Стендинга, А. Фирузабади, С. Хелдена, В. Эдмистера и многих других.

Во ВНИИГАЗе под руководством профессора P.M. Тер-Саркисова интенсивно развивается направление исследований по созданию технологического комплекса методов воздействия на газоконденсатныи пласт с целью повышения его углеводородоотдачи, основанных на использовании агентов и условий их нагнетания, подбираемых с учетом конкретных термобарических условий залежи, состава ее углеводородной системы истории предыдущей разработки и геолого-промысловой характеристики объекта.

Исследованы следующие методы повышения эффективности разработки газоконденсатных месторождений:

закачка в истощенный газоконденсатныи пласт природного газа, обогащенного промежуточными углеводородами, для вытеснения выпавшего в пласте конденсата в составе двухфазной газожидкостной смеси;

закачка оторочек жидких углеводородных растворителей для смешивающегося вытеснения выпавшего конденсата;

эксплуатация истощенного газоконденсатного пласта в режиме подземного хранилища газа (ПХГ) при переменном пластовом давлении и попутное извлечение с газом испаряющегося конденсата в период отбора газа из хранилищ;

закачка конденсата в аварийных ситуациях в подземное хранилище газа и его последующее извлечение;

воздействие газом и легкими углеводородными растворителями на призабойную зону газоконденсатных скважин для восстановления их продуктивности;

прокачка через истощенный пласт сухого природного газа с целью испарения выпавшего конденсата и извлечения его с газом.

По ряду методов проведены промысловые испытания. С 1993 года па Вуктыльском нефтегазоконденсатном месторождении ведется опытно-промышленное внедрение технологии ВНИИГАЗа, основанной на бескомпрессорной закачке в пласт сухого газа для повышения эффективности разработки месторождения на поздней стадии. Реализуется поэтапный перевод

Вуктыльского месторождения в режим хранилища-регулятора на основе этой технологии.

В диссертации отражены результаты исследований автора в составе этого направления работ.

Цель работы состоит в создании научно-методических основ проектирования новых технологий повышения углеводородоотдачи пласта на базе комплекса термогидродинамических исследований закономерностей пластовых процессов с применением методов математического и физического моделирования.

Основные задачи исследований.

  1. Разработка и совершенствование математических моделей для исследования фазового поведения и фильтрации пластовых флюидов при активных способах разработки месторождений.

  2. Аналитическое и экспериментальное исследование закономерностей и особенностей фазового поведения газоконденсатных смесей и массообменных процессов при нагнетании в пласт внешних агентов.

  3. Изучение механизма вовлечения компонентов выпавшего конденсата в процесс фильтрации и характеристик фильтрационных потоков при нагнетании в пласт газов различного состава и водогазовых смесей.

  4. Изучение динамики охвата объекта воздействием с целью управления процессом разработки при нагнетании агента в пласт.

  5. Создание методов описания ретроспективы разработки залежи при дефиците исходной информации.

  6. Исследование процессов накопления конденсата в призабойных зонах скважин и возможностей повышения их продуктивности путем обработки легкими углеводородными растворителями.

  7. Создание методов контроля за процессом разработки при реализации новых технологий воздействия на пласт.

Научная новизна.

Научная новизна представленных в диссертационной работе результатов исследований заключается в следующем.

1. Созданы новые модификации математических моделей и методов физического моделирования фильтрации многокомпонентных углеводородных

систем для изучения процессов, протекающих в пласте при активном воздействии на пласт с целью повышения его компонентоотдачи.

2. На основе выполненных исследований по моделированию были
получены:

закономерности фазового поведения углеводородов в зависимости от состава флюидов;

распределения насыщенности ретроградным конденсатом по объему порового пространства;

количественные характеристики извлечения из пласта выпавшего (ретроградного) конденсата и динамика состава продукции;

распределения состава газа по толщине продуктивного пласта при изменении давления для залежи с большим этажом газоносности применительно к Вуктыльскому нефтегазоконденсатному месторождению (НГКМ);

закономерности испарения выпавшего конденсата в нагнетаемый газ в зависимости от его состава.

  1. Предложена форма представления фазовых проницаемостей с учетом состава и свойств сосуществующих углеводородных фаз.

  2. Исследованы закономерности выпадения конденсата и его испарения в прискважинной зоне, позволяющие предложить методы обработки призабойных зон скважин с целью восстановления их продуктивности.

  3. Применительно к задачам проектирования разработки газоконденсатных месторождений с реализацией новых технологий воздействия на пласт предложены методики, позволяющие:

проводить оценку технологических показателей;

на основе анализа состава продукции скважин оценивать коэффициент охвата пласта;

определять эффективность процесса испарения;

оценивать компонентоотдачу пласта с учетом добычи ретроградного конденсата;

определять удельные расходы газа при добыче ретроградного конденсата;

рассчитывать динамику изменения продуктивности скважин на месторождении в ходе газовой репрессии на пласт;

прогнозировать добычу углеводородного сырья, в том числе на длительную перспективу.

Практическая ценность.

  1. Разработаны методические руководства по проектированию разработки месторождений с применением технологий повышения компонентоотдачи пластов.

  2. Реализована методика прогноза параметров разработки месторождения с применением активных методов воздействия на пласт.

  3. Внедрена методика контроля за процессом воздействия на пласт.

  4. Предложены, и применяются в промысловой практике, методы восстановления недостающей информации на основе термодинамического ретроспективного анализа.

  5. Внедрен способ воздействия легкими углеводородными растворителями на призабоиную зону для повышения продуктивности газоконденсатных скважин.

Внедрение результатов работы. Выполненная работа решает крупную проблему повышения эффективности разработки нефтегазоконденсатных месторождений, вступивших в позднюю стадию эксплуатации.

Результаты диссертационной работы использованы при подготовке "Технологической схемы эксплуатации Вуктыльского нефтегазоконденсатного месторождения в режиме хранилища-регулятора", в проектах эксплуатации опытных полигонов "Конденсат-2" и "Конденсат-3" Вуктыльского НГКМ и в других технологических документах по разработке месторождений Тимано-Печорской провинции.

Результаты, полученные автором, применяются при контроле за процессом воздействия на пласт на полигонах Вуктыльского нефтегазоконденсатного месторождения, прогнозе продуктивных характеристик и выборе режимов обработки газоконденсатных скважин Западно-Соплесского месторождения. Методические разработки и результаты вошли в шесть методических руководств, утвержденных руководством "Газпрома".

Апробация работы. Основные положения, вошедшие в диссертационную работу, докладывались на отраслевых совещаниях, заседаниях НТС и Комиссии по месторождениям и ПХГ ОАО "Газпром", заседаниях НТС ОАО

"Севергазпром" и Ученых советов ВНИИГАЗа и СеверНИПИгаз, а также на международных конференциях и газовых конгрессах.

В частности, результаты доложены и обсуждены:

на конференциях по проблемам разработки газоконденсатних месторождений, состоявшихся в 1990,1992,1995 и 1998 г.г. в г. Ухте;

на конференции "Разработка и эксплуатация газоконденсатних месторождений на завершающей стадии", г. Вуктыл, 1993 г.;

на международной конференции в г. Лугачевицы (Чехия), 1996 г.;

на международных конференциях по проблемам газовой промышленности в Каннах, 1995г., и Сан-Диего, 1998 г.;

на международном семинаре во ВНИИГАЗе, г. Москва, 1997 г.;

на мировых газовых конгрессах в Копенгагене, 1997г., и Ницце, 2000г.

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 54 опубликованных работах, в том числе двух патентах и двух авторских свидетельствах на изобретения.

Работа выполнена в отделе повышения углеводородоотдачи пласта ВНИИГАЗа. Автор выражает глубокую благодарность члену-корреспонденту РАН профессору А.И. Гриценко за постоянное внимание и поддержку направления работ, основателю научной школы повышения углеводородоотдачи пласта доктору технических наук профессору P.M. Тер-Саркисову за помощь в постановке задач, полезные советы и обсуждение результатов работы, доктору технических наук В.А. Николаеву за сотрудничество и помощь в работе над диссертацией, кандидату технических наук В.Г. Подюку за конструктивное сотрудничество и содействие в практической реализации результатов, кандидату физико-математических наук Г.П. Цыбульскому за помощь в создании математического обеспечения, кандидатам технических наук М.И. Фадееву, Б.В. Макееву, М.А. Пешкину, С.Г. Рассохину и всем сотрудникам отдела повышения углеводородоотдачи пласта ВНИИГАЗа за помощь в проведении исследований и оформлении диссертации, специалистам ООО "Севергазпром": кандидату технических наук А.А. Захарову, В.Л. Вдовенко, СВ. Шелемею, Г.И. Лисичкину, В.Р. Родыгину, Ю.С. Рабкину, В.В. Иванову и сотрудникам филиала ВНИИГАЗа "СеверНИПИгаз": О.Н. Соловьеву, Ю.В. Илатовскому, Н.Н. Трегуб, М.А. Гильфанову, кандидатам

технических наук Е.А. Спиридовичу, Н.В. Долгушину, Е.М. Гурленову, А.В. Назарову, Г.В. Петрову, А.В. Федосееву за совместную работу, проведение промысловых исследований и внедрение результатов.

Подобные работы
Харисов Мухаррам Мугаллимович
Разработка методов расчета физико-химического воздействия на водоносные пласты для повышения эффективности подземного хранения газа
Подюк Василий Григорьевич
Методы добычи углеводородов из газоконденсатных месторождений в условиях аномально низких пластовых давлений
Люгай Дмитрий Владимирович
Совершенствование научно-методических основ проектирования и анализа разработки месторождений сернистого газа
Журов Юрий Андреевич
Создание и использование газоаналитических методов контроля разработки и эксплуатации месторождений природных газов
Алиев Акмал
Оптимизация показателей разработки многопластовых газовых месторождений
Сатыев Фанус Каюмович
Разработка методов оперативного контроля и регулирования эксплуатации нефтяных месторождений
Ханларов ага Мехти Гаджи оглы
Прогнозирование работоспособности насосно-компрессорных труб и штанг и разработка средств повышения надежности их эксплуатации в скважинах длительно разрабатываемых месторождений
Козлов Николай Федорович
Разработка технологии эксплуатации скважин, дренирующих нефтяные оторочки (на примере Оренбургского и Олейниковского месторождений)
Калинин Вячеслав Федорович
Разработка и внедрение оптимальных технологических режимов вызова притока газа из пласта при освоении глубоких скважин (на примере месторождений Саратовского Поволжья)
Нор Елена Владимировна
Прогнозная оценка пылегазового режима воздуха рабочих зон нефтяных шахт при паротепловом воздействии на пласт (На примере Ярегского месторождения высоковязкой нефти)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net