автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Оптимизация работы группы обводненных глубиннонасосных скважин

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

рг Б ОД

Г I " ** На правах рукописи

I 1 MAP 1998

Бравичев Кирилл Арсеньевич

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ГРУППЫ ОБВОДНЕННЫХ ГЛУБИННОНАСОСНЫХ СКВАЖИН

специальность 05.15.Об - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва }998 г.

¡-.¡бота выполнена в Государственной Академии нефти и газа имени И.М. Губкина.

Научный руководитель: действительный член РАЕН,

д.т.н., проф. И.Т. Мищенко

Официальные оппоненты: действительный член РАЕН,

д.т.н., проф. В.И. Кудинов

кандидат технических наук,

доцент Г.И. Богомольный

Ведущая организация: ВНИИ Нефть имени академика А.П. Крылова

Защита диссертации состоится «10» марта 1998 г. в «15» часов на заседании специализированного Совета К.053.27.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук при Государственной Академии нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: 117917, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, д.65, ауд. 731

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии.

Автореферат разослан « 3 » Срв 195^г.

Ученый Секретарь специализированного Совета

К.053.27.08, профессор

А.О. Палий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Основными целями оптимизации работы добывающих скважин являются увеличение добычи нефти, а также повышение рентабельности их эксплуатации.

Достижение указанных целей осложняется на месторождениях с обводненными низкодебитными скважинами, эксплуатируемыми скважинными штанговыми насосными установками (СШНУ). Основные характерные признаки таких месторождений - сравнительно большая глубина залегания, низкая гидропроводность пластов, разработка уплотняющими, в том числе наклонно-напргаленными скважинами, а также часто низкий технический ресурс скважинного оборудования. В этих условиях оптимизация работы скважин приобретает особо важное значение.

Мероприятия по оптимизации обводненных глубиннонасосных скважин могут быть направлены как на увеличение суточного дебита скважин, так и на увеличение суммарной годовой добычи нефти за счет увеличения эксплуатационной . надежности. К мероприятиям по оптимизации, прн которых возможно как увеличение дебита, так и увеличение эксплуатационной надежности, относится использование хвостовиков для выноса воды с интервала «забой - прием СШН». При применении хвостовиков возможное увеличение дебита составляет до 50% от первоначального. С другой стороны, опыт проведения мероприятий по оптимизации показал, что часто при низкой гидропроводности пластов и призабойных зон скважин фактический эффект от оптимизации по данной скважине'может быть меньше, чем планируемый. Кроме того, эффект от оптимизации по группе скважин часто бывает значительно меньше, чем фактический прирост дебита по данной скважине, вплоть до

отрицательного эффекта. Это связано с недостаточно полным учетом взаимовлияния скважин по дебетам, обводненностям и забойным давлениям.

Необходимость повышения рентабельности эксплуатации обводненных, гяубинкснасосных скважин требует учета экономических, ресурсных критериев и ограничений, а также эксплуатационной надежности при оптимизации их работы. Таким образом, скважины связаны между собой не только через пласт, но и по ограниченным ресурсам.

Указанные особенности обуславливают необходимость использования системного подхода при оптимизации работы группы скважин, основанного на согласовании работы следующих взаимосвязанных элементов: "пласт - призабойная зона скважины -скважина - скважинное оборудование" с учетом имеющейся совокупности критериев и ограничений.

Отсутствие до настоящего времени реализации системного подхода обусловлено тем, что часто отсутствует необходимая промысловая информация для моделирования процессов фильтрации классическими методами, а также высокой трудоемкостью расчетов при решении промысловых задач реальных размерностей. До настоящего времени нет надёжных методик расчета вариантов компоновки СШНУ, в т.ч. с использованием хвостовиков для выноса воды, что связано, в первую очередь, с недостаточной адекватностью зависимостей для расчета истинного нефтесодержания потока в обсадной колонне для низкодебкгных скважин.

Учитывая вышеизложенное, актуальным является исследование, направленное на решение проблемы выбора( мероприятий по оптимизации

работы обводненных глубиннонасосных скважин с учетом взаимовлияния, а также совокупности критериев и ограничений.

ЦЕЛЬЮ ДИГГ.РРТА1 '[ИИ является: разработка метода согласования элементов «пласт - призабойная зона скважины - скважина - схважнкное оборудование» при оптимизации работы обводненных глубиннонасосных скважин с учетом совокупности технологических, экономических и ресурсных критериев и ограничений.

" Для достижения поставленной цели: • обоснована необходимость разработки методики выбора вариантоз компоновки СШНУ с использованием хвостовиков для выноса воды с интервала <оабой - прием СШН»;

»проведен анализ взаимосвязей скважин через пласт и по ограниченным ресурсам, которые необходимо учитывать при оптимизации их работы;

•разработано алгоритмическое и программное обеспечение методики подбора вариантов компоновки СШНУ с использованием хвостовика;

•поставлена и решена задача, позволяющая выбрать рациональный вариант компоновки СШНУ с учетом взаимовлияния скважин;

•разр!®отана методика оценки взаимовлияния скважин, основанная на использовании ретроспективных промысловых данных;

•проведены расчеты по обоснованию границ эффективного применения хвостовиков в различных промысловых условиях;

•проведена апробация метода выбора мероприятий по оптимизации работы глубиннонасосных скважин Ромашкинского и Западно -Сургутского месторождений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1.Теоретически обоснован и разработан метол согласования элементов системы «пласт - призабойная зона скважины - скважина -скважинное оборудование» при оптимизации работы обводненных глубиннонасосных скважин, учитывающий взаимовлияние скважин через пласт и по ограниченным ресурсам. Метод позволяет - выявить и количественно оценить имеющиеся резервы повышения эффективности работы глубиннонасосных скважин.

2.Разработана методика учета взаимовлияния скважин с использованием ретроспективных промысловых данных, которая, в отличие от известных постановок, наиболее полно учитывает особенности

.--динамики дебитов, забойных и пластовых давлений исследуемой группы скважин, а также влияние варианта компоновки СШНУ на практическое проявление интерференции.

3.Поставлена и решена задача выбора рационального варианта компоновки СШНУ с учетом взаимовлияния скважин. При этом может быть получен краткосрочный прогноз эффективности мероприятий по оптимизации. _

4.Выявлены качественные и количественные закономерности изменения свойств газожидкостной смеси в обсадной колонне при использовании хвостовиков для выноса воды с интервала «забой - прием СШН» в различных промысловых условиях.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основе проведенных теоретических исследований и результатов промышленной апробации метода разработана методика автоматизированного выбора рациональных вариантов компоновки СШНУ с учетом' взаимовлияния скважин. Методика реализована в виде пакета прикладных программ для ПЭВМ и

предназначена для использования на предприятиях нефтяной промышленности.

Методиха позволяет решить следующие основные задачи:

1. Выбор рациональных вариантов компоновки СШНУ, в т.ч. с использованием хвостовиков, на стадии оперативного управления процессом глубиннонасосной добычи нефти.

2. Обоснование комплекса мероприятий по оптим.илшш работы скважин с СШНУ.

3. Выявить и количественно оценить имеющиеся резервы повышения добычи нефти, а также рентабельности эксплуатации скважин.

4. Обосновать рациональные значения критериев и требуемых ресурсов для исследуемой группы скважин.

Результаты расчетов использованы в НГДУ «Сургутнефть».

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ. Основные положения диссертации были изложены на научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (Москва, 1997 г.); на научных семинарах кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» ГАНГ им. И.М. Губкина (1995 и 1996 гг.^ на научном семинаре ИГШГ РАН (1997 г.).

По результатам исследований опублиховано 4 статьи.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Работа содержит 149 страниц машинописного текста, Зк рисунков, таблиц, ¿приложения, список

использованной литературы из наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ПЕРВАЯ ГЛАВА «Обоснование необходимости разработки метода

выбора мероприятий по оптимизации работы глубиннонасосных скважин» содержит анализ эффективности существующих мероприятий по оптимизации СШНУ, а также методов их выбора; обоснование необходимости разработки методики выбора вариантов компоновки СШНУ с использованием хвостовиков для выноса воды с интервала «забой - прием СШН»; обоснование необходимости использования системного подхода при оптимизации работы группы глубиннонасосных скважин с учетом совокупности критериев и ограничений; постановку задач исследования.

Показано, что основными мероприятиями по оптимизации работы обводненных глубиннонасосных скважин является изменение режимов, типоразмеров, конструкций и компоновок СШНУ, а также обработки скважин от АСПО, коррозии и т.п. При этом мероприятия могут быть направлены как на увеличение суточного дебита скважин, так и на увеличение суммарной годовой добычи нефти.

На основе анализа существующих исследований процесса движения многокомпонентных смесей на участке «забой-прием насоса», и в первую очередь, работ АЛКрылова, И.М.Муравьева, И.Т.Мищенко, Н.И.Непркмерова, Ю.Г.Валишина, Н.Н.Репина, А.Г.Шарагина, О.М.Юсупова, В.А. Сахарова, В.Г. Грона, М.А. Мохова, показано, что даже при незначительной обводненности продукции при определенных условиях в указанном интервале происходит накопление воды. Это приводит к увеличению плотности смеси и, соответственно, потерь давления. В конечном счете, скважину приходится эксплуатировать с более высоким забойным давлением, в результате чего уменьшается дебит. Кроме того, увеличение обводненности продукции способствует ускорению процессов коррозии, кристаллизации парафина, образованию вязких эмульсий и т.д.

Анализ существующих исследований, в том числе проведенных автором, показал, что увеличение дебита по жидкости, а также эксплуатационной надежности возможно при использовании хвостовиков для выноса воды с интервала «забой-прием СШН». Эффективность применения хвостовиков зависит от большого числа факторов, в перв>то очередь, обводненности продукции, плотности пластовой воды, глубины скважины, режимов и типоразмеров СШНУ и скважины, коэффициента продуктивности скважин. В ряде случаев происходит увеличение дебита на 50% от исходной величины (без хвостовика). Вместе с тем основной эффект от использования хвостовиков состоит в обеспечении нормального

функционирования всей системы- при изменении пластового давления

i

(например, из-за взаимовлиянии скважин).

Показано, что до настоящего времени отсутствуют надёжные методики подбора вариантов компоновки СШНУ с использованием хвостовиков для выноса воды, адекватные реальным промысловым данным, что приводит к неправильному выбору типоразмеров хвостовика.

Это связано с тем, что до настоящего времени полученные И.Т.Мищенко необходимое и достаточное условия выноса воды из интервала «забой - прием СШН», а также гидромеханическая модель для расчета истинного нефтесодержания потока в обсадной колонне, не нашли широкого применения при выборе варианта компоновки СШНУ.

Учитывая вышеизложенное, проведено исследование по проверке указанной гидромеханической модели для различных промысловых условий Урало-Поволжья и Западной Сибири.- При этом показано, что фактическое значение давления на приеме насоса и рассчитанное по модели совпадают с высокой точностью.

Проведен анализ эффективности основных мероприятий по оптимизации работы обводненных глубиннонасосных скважин.

и^ляс^..- и. методики выбора вариантов

компоновки СШНУ с использованием хвостовиков.

Опыт внедрения мероприятий по оптимизации показал, что часто при низкой гидропроводности пластов и призабойных зон скважин фактический эффект от оптимизации по данной скважине может быть меньше, чем планируемый. Кроме того, эффект от оптимизации по группе скважин часто бывает значительно меньше, чем-фактический прирост дебита по данной скважине, вплоть до отрицательного эффекта.

Это связано с недостаточно полным учетом взаимовлияния скважин по дебетам, обводненностям, забойным давлениям. Поэтому, при оптимизации работы глубиннонасосных скважин необходимо учитывать их интерференцию.

На основе анализа фактической динамики дебитов, забойных и пластовых давлений показано, что при оптимизации, направленной на увеличение суточного дебита скважины, снижается динамическое пластовое давление. Кроме того, снижаются динамические пластовые давления реагирующих скважин, что приводит к изменению режимов их работы в зависимости от варианта компоновки скзажкнного оборудования.

Таким образом, обоснована необходимость использования системного подхода при оптимизации работы скважин, основанного на согласовании работы элементов системы: «пласт - призабойнал зона скважины - скважина - скважинное оборудование».

Проведенный анализ существующих методов оценки взаимовлияния скважин показал, что для учета интерференции скважин при оптимизации их работы при ограниченной геолого - промысловой информации необходимо разработать методику статистического анализа динамики дебитов, пластовых и забойных давлений, которая, в отличие от

и

существующих, наиболее полно учитывает особенности изменения указанных параметров.

Показано, что, наряду с целями интенсификации работы скважин, при оптимизации важным является повышение их рентабельности и, в первую очередь, увеличение эксплуатационной надежности работы скважин.

"Приведены основные критерии эффективности работы скважин, которые могут быть учтены при оптимизации. Существование указанных критериев обусловлено наличием реальных ограничений на ресурсы, что необходимо учитывать при оптимизации работы скважин.

Проведенный анализ существующих методов выбора мероприятий по оптимизации работы глубикнонгсосных скважин показал, что в их основе лежат многоварнантные расчеты по методикам подбора режимов и типоразмеров. СШНУ,. основные расчетные алгоритмы которых разработаны А.Н.Адониным, И.Т.Мищенко, В.Г.Гроном, Г.И.Богомольным и др. Исходными данными для расчетов являются дебит и забойное давление скважины, которые, как правило, обосновываются при использовании результатов гидродинамических исследований скважин.

Выбор оптимального варианта компоновки осуществляется по одному комплексному экономическому критерию, такому, как приведенные затраты яа обеспечение добычи нефти, себестоимость добычи нефти и др. Таким образом, до настоящего времени не учитываются выявленные существенные особенности работы группы скважин.

Учитывая вышеизложенное, обоснована необходимость разработки метода, реализующего системный подход при оптимизации СШНУ с учетом совокупности критериев и ограничений.

Поставлены задачи исследования.

ВТОРАЯ ГЛАВА «Разработка метода выбора мероприятий по оптимизации работы группы обводненных глубиннонасосных скважин» содержит разработку и теоретическое обоснование метода, а также разработку методики выбора вариантов компоновки СШНУ с использованием хвостовиков для выноса воды.

Поставлена и решена задача, реализующая системный подход при оптимизации СШНУ с учетом заданной совокупности критериев эффективности функционирования группы скважин и имеющихся ограничений при ограниченной промысловой информации.

Для математической постановки задачи в общем случае введены следующие обозначения:

1 - номер скважины (I = );

т,- число вариантов компоновки СШНУ для 10й скважины;

j - номер варианта компоновки СШНУ 0 = 1, гп5);

Рс;; - забойное давление скважины в варианте;

Чу - дебит ¡ой скважины в .¡ок варианте;

Щ - коэффициент эксплуатации ¡ой скважины в ]<ж варианте;

е, - обводненность Г" скважины,

ск - запас ресурсов к™ вида (к = 1, К);

а^ - затраты ресурсов кге вида для ¡°и скважины в .¡ом варианте компоновки СШНУ;

<?-, (<?>£) - математическая модель для расчета забойного давления Iе" скважины при заданных дебитах и геолого-промысловых параметрах £\

ч = (чг*ч.}; Ч|=Хя5хи

У-1

Д, - допустимая ошибка при расчете забойного давления 1 - ой скважины.

Требуется максимизировать суммарную годовую добычу нефти.

N щ

/=1 1 при ограничениях по ресурсам:

= (2)

I }

по взаимовлиянию:

ЕРсихУ -А/ * ЯЙ,в) Р„х0 +Д„/ = и) у >

по единственности варианта компоновки:

щ _ _

= 1; х5 е {0;1},/ = 1 ,NJ = 1 ,щ . (4)

1

В результате решения вышеуказанной задачи (1) - (4) для каждой скважины выбираются варианты компоновки оборудования, дебиты и забойные давления, удовлетворяющие критериям оптимальности (в данном случае максимум суммарной годовой добычи нефти) с учетом взаимовлияния скважин, а также ресурсных ограничений.

Показано, что для решения задачи (1) - (4) целесообразным является применение приближенных алгоритмов решения.

В зависимости от особенностей режима дренирования, граничных условий в скважинах и на внешней границе, постановка задачи может быть несколько видоизменена. Например, в качестве ограничений по

дебатам добывающих и нагнетательных скважин может быть использовано балансовое соотношение между добычей и закачкой. При этом граничными условиями в скважинах являются забойные давления, а лебиты соответственно рассчитываются.

Как показали исследования, учет взаимовлияния скважин при ограниченной .геолого-промысловой информации практически может осуществляться с использованием системы уравнений, отражающей интерференцию скважин в однородном пласте с различными параметрами призабойных зон скважин. Указанный подход был апробирован при оптимизации работы скважин Западно - Сургутского месторождения.

Для выбора режимов и типоразмеров СШНУ разработана методика, использующая модели для оценки истинного нефтесодержания потока в обсадной колонне и в насосно-компрессорных трубах, полученные И.Т.Мищенко. Методика позволяет, в том числе, выбирать варианты компоновки СШНУ с использованием хвостовиков для выноса воды, как герметично соединенных с приемом насоса, так и при обеспечении сепарации у приема насоса.

Согласно гидромеханической модели движения смеси, при капельном поступлении нефти из пласта и капельном движении нефти в скважине условием полного выкоса воды с интервала «забой-прием СШН» является равенство объемов лифта (насосно-компрессорные трубы +хвостовик) и скважины в указанном интервале. Поэтому длина хвостовика заданного диаметра, при которой обеспечивается вынос воды с интервала «забой-прием СШН» равна:

г4 Рглк-на,)-агнп

й2 + с12

с и - ,

где Ос - диаметр обсадной колонны; Ьс - глубина скважины, Не -глубина спуска насоса; й (с!*,) - внутренний диаметр НКТ (хвостовика).

Плотность водонефтяной смеси для случая переменного массового

водосодержания, Р,„, в обсадной колонне (прк накоплении вода) определяется следующим образом:

Н (I1

= (1е-н)ЪТ{р'~р-и)'

Для промышленной реализации методики' разработаны пакеты прикладных программ.

Приведен примгр выбора мероприятий по оптимизация работы группы обводненных глубиннонасосных скважин для услсвяй Ромашкинского месторождения НГДУ «Альметьевнефть».

ТРЕТЬЯ ГЛАВА «Разработка методики оценки взаимовлияния скзажш при оптимизации их работы на основе использования ретроспективных промысловых • данных» содержит теоретическое обоснование используемых методов многомерного статистического анализа для количественной оценки взаимовлияния скважин, описание основных расчетных алгоритмов, а также результаты апробации.

На основе обобщения результатов анализа динамики дебигов, забойных и пластовых давлений глубиннонасосных скважия показано, тго взаимовлияние скважин с СШНУ (при проведении мероприятия по увеличению дебита) на прагстике проявляется в одновременном снижянш дебетов и забойных давлений реагирующих скважин при уменьшении динамического пластового давления. При этом изменение режимов работы скважин зависят, а тл. от вариантов компоновки оборудования. С другой стороны, проявление интерференции скважин возможно также и по другим причинам: изменение режимов работы нагнетательных сквэ.хен, отключение электроэнергии, остановка скважин для проведеаия подземного ремонта и т.д. В ряде случаев указанные причины не могут

быть учтены и воспринимаются как случайные. Степень снижения дебетов (давлений) при взаимовлиянии в ряде случаев соизмерима с влиянием неучтенных причин, что затрудняет использование традиционных методов статистического анализа.

Выявлены следующие основные особенности динамики дебетов, пластовых и забойных давлений, которые необходимо учитывать при оценке взаимовлияния'скважин:

1.Динамика дебитов (давлений) по группе скважин представляет собой случайные процессы, которые подчиняются определенным закономерностям вследствие интерференции скважин, при этом степень изменения параметров при интерференции может быть соизмерима с влиянием неучтенных причин.

2.Дебнты (давления) группы взаимосвязанных через пласт скважин линейно взаимосвязаны, причем направление взаимосвязей зависит от вида мероприятия, проводимого на возмущающей скважине, а степень изменения режимов работы скважин - от варианта компоновки оборудования.

3.Прн изменении во времени дебетов (давлений) взаимовлияющих . млин между ними может иметь место несовпадение моментов проведения мероприятия на возмущающей скважине с реакцией на реагирующих скважинах.

Показано, что указанные особенности обуславливают необходимость использования специальных методов статистического анализа взаимосвязанных комплексов - методов факторного анализа.

Основные предпосылки использования методов математической статистики, в том числе факторного анализа, - достоверность замеров дебитов, высокая точность расчета забойных и пластовых давлений по данным фактического режима работа скважин, а также постоянство с

заданной точностью геолого - промысловых параметров как в ретроспективном, так и в планируемом периодах. Кроме того, необходимо, чтобы в ретроспективном периоде проводились мероприятия по оптимизации работы скважин.

В результате исследования динамики дебитов, пластовых, забойных давлений с помощью методов корреляционного и факторного анализа выявлено, что эти параметры представляют собой линейно взаимосвязанные группы, причем, количество скважин в группе может быть достаточно большим в зависимости от особенностей месторождения. Направление взаимосвязей различно в зависимости от того, какого вида мероприятие проводится на возмущающей скважине (изменение варианта компоновки, обработка призабойной зоны или изменение режима работы нагнетательной скважины и т.д.). Вместе с тем, использование формальных методов математической статистики при исследовании динамики дебитов (давлений) может привести к обнаружению «ложных взаимосвязей», например, из-за совпадения моментов проведения мероприятий.

Факторный анализ заключается в переходе от значений взаимосвязанных факторов к независимым переменным,, являющимся линейными комбинациями факторов. Методы факторного анализа сводятся к разложению матриц парных корреляций между факторами на совокупность независимых собственных векторов.

В результате получается следующая факторная модель:

1 т т('

«

и2. 2/

пт^тИ

где Ъ - матрица значений независимых переменных, размерностью (т-Т), элемент которой, 7^» есть значений р - ой независимой переменной в 1 - ом временном срезе; р = Г«^' /=Пг.

А - матрица факторных нагрузок размерностью (пт), элемент которой, есть коэффициент корреляции между ] - ым фактором и р - ой переменной: / = 1, л.

' Обычно вклад первых ш независимых в суммарную дисперсию исходных факторов составляет подавляющую долю указанной дисперсии, то есть т<п.

Структура взаимосвязей дебитов, забойных и пластовых давлений определяется по факторным моделям, полученным на основе интервалов ретроспективного периода до и после проведения мероприятия по каждой конкретной скважине.

Зная структуру взаимосвязей факторов (дебитов, давлений), определенную факторной моделью, можно, задаваясь значениями независимых переменных (или значениями т исходных факторов, на основе которых мохсно определить независимые переменные), получить согласованные значения исходных факторов с учетом их взаимосвязей.

Если на исследуемой скважине ие проводились мероприятия по оптимизации в ретроспективном периоде, то для учета взаимовлияния может быть использована одна или несколько факторных моделей, в которых присутствует дебит (динамическое пластовое давление) исследуемой скважины как реагирующей. Разработан алгоритм сшивки указанных факторных моделей по значению дебита (давления) исследуемой скважины. Путем сравнения фактических и расчетных промысловых данных показано, что указанный подход может быть использован при ограниченной промысловой информации.

Обоснованы основные задачи методики. Приведена структура методики.

Для промышленной реализации методика разработана применительно к ПЭВМ. Проверка адекватности методики осуществлялась при прогнозировании эффективности оптимизации по скважинам Западно - Сургутского месторождения. При этом выявлено н количественно оценено изменение режимов работы как скважин, на которых увеличен суточный дебит при оптимизации, так и реагирующих скважин. Показана высокая надежность и достоверность разработанных алгоритмов.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА «Результаты апробации метода выбора мероприятий по оптимизации работы группы обводненных глубиннонасосных скважин» содержит результаты апробации метода оптимизации работы обводненных глубиннонасосных скважин на призере группы скважин Западно - Сургутского месторождение.

Целью апробации явилась проверка разработанных алгоритмов на реальных промысловых данных.

Исследовалась группа скважин с искусственным контуром питания: 38 добывающих скважин с СШНУ и 27 нагнетательных, в т.ч. 5 очаговых скважин, работающих в циклическом режиме. Средняя гидропроводность пласта составляет 2.5м5/(сут-МПа); коэффициенты продуктивности скважин колеблются от 0.6 до 2.5 м3 / (сут • МПа). Данная группа была всесторонне исследована специалистами НГДУ в процессе оптимизация режимов и типоразмеров СШНУ; имеет место высокая периодичность замеров дебетов, динамических уровней (исследуемый интервал ретроспективного периода - 01.01.94 - 3 !.12.95г.).

При оптимизации работы скважин проводились мероприятия по увеличению глубины спуска насоса, его диаметра, длины хода; планируется оборудование приема насоса хвостовиком для выноса воды с интервала «забой - прием СШН». Основной целью оптимизации является обеспечение максимума суммарного дебита по нефти (обводненность продукции скважин на период прогноза принималась постоянной, что соответствует данным промысловых замеров).

Путем сравнения фактических режимов работы .СШНУ с рассчитанными по разработанной методике показано, что ошибка расчета забойного давления не превышает 7%, средняя ошибка расчетов - 3,8%. Фактические значения забойных давлений определялись с помощью глубинных манометров, а также рассчитывались по фактическому варианту компоновки СШНУ.

Показано, что фактический дебит скважин после оптимизации ниже планируемого, рассчитанного без учета взаимовлияния скважин, в среднем на 10%. На основе расчетов по рззработанной методике оценки взаимовлияния скважин показано, что снижение дебита связано с существенным уменьшением динамического пластового давления как на возмущающей, так и на реагирующих скважинах. Снижения динамического пластового давления составляет от 0,5 до 1,8 МПа. Средняя ошибка расчетов динамического пластового давления по факторным моделям составляет 3,8%; при прогнозе - 7%.

Апробация метода проводилась при оценке эффективности оптимизации работы четырех скважин Западно - Сургутского месторождения.

При оптимизации, в т.ч. на основе использования хвостовиков, получен прирост суммарного дебита по нефти более, чем на 7 м3/сут с учетом взаимовлияния скважин. Однако в результате взаимовлияния,

кроме уменьшения дебитоа, забойных и пластовых давлений на реагирующих с кзажинах, несколь ко ухудшаются условия их работы: растут динамические уровни и приведенные напряжения в точке подвеса штанг. Ошибка прогноза изменения режимов работы группы скважин не превышает 10%.

Учитывая вышеизложенное, показан^ высокая надежность и достоверность разработанных алгоритмов.

ПЯТАЯ ГЛАВА «Анализ границ эффективного применения хвостовиков для выноса воды с интервала «забой-прием СШН» содержит оценку эффективности применения хвостовиков при оптимизации работы обводненных глубиннонасосных скважин по ряду месторождений Урало -Поволжья и Западной Сибири.

В результате проведенных исследований показано, что при использовании хвостовиков при соответствующих условиях достигается уменьшение репрессии на пласт, повышение давления у входа в насос, а также снижение приведенных напряжений в точке подвеса штанг и динамического уровня жидкости в затрубном пространстве.

Путем сравнения результатов расчета давлений на приеме насоса с фактическими значениями по всем исследованным месторождениям, показано, что закономерности изменения свойств смеси в обсадной колонне соответствуют зависимостям, полученным для совместного движения воды и нефти при переменном массовом водосодержанни в обсадной колонне.

Показано, что основной эффект от использования хвостовиков состоит в обеспечении нормального функционирования всей системы, в т.ч. при снижении забойного давления.

Показало, что в для условий Западно - Сургутского месторождения

применение хвостовиков, герметично соединенных с приемом СШН^ позволяет обеспечить работу скважин при снижении забойного давления в среднем на 1,5 МПа или уменьшить глубину спуска насоса, т.е. нейтрализовать отрицательное влияние повышенной кривизны в интервале спуска насоса.

В зависимости от совокупности промысловых факторов и. в первую очередь, обводненности, плотности пластовой воды, коэффициента пр^м/хгивности, давлен«..; .■асыщения, фактич.^ш прирост дебита использовании хвостовиков колеблется от 1,5 до 6 м3/сут.

При анализе особенностей эксплуатации глубиннонасосных скважин Давыдовского месторождения Белоруссии (свойства флюидов близки к данным Западно - Сургутского месторождения) выявлено, что на основе хвостовиков удается обеспечит необходимый запас забойного давления при существенной динамике обводненности продукции скважин в течение наработки СШНУ.

Обосновано, что при данных условиях хвостовик является единственной возможностью обеспечения нормального функционирования «сважин при значениях коэффициента продуктивности порядка 0,5 м5 / (сут • МПа).

Результаты апробации методики на скважинах Ромашкинского месторождения показали, что при определенных условиях также удается увеличить как дебит (в среднем на 2 м7сут), так и эксплуатационную надежность скважин с СШНУ. Показано, что при забойном давлении, меньшем или равном давлению насыщения, использование хвостовиков, герметично соединенных с приемом насоса, менее эффективно, чем использование хвостовиков с обеспечением сепарации у приема насоса. С уменьшением коэффициента продуктивности уменьшается эффект от использования хвостовиков для выноса воды с интервала «забой-прием.

СШН». Учитывая, что эффект от применения хвостовика заключается в расширении области минимальных забойных давлений, с которыми может функционировать скважина, эффективность его применения в скважинах с высоким давлением насыщения при низких значениях коэффициента продуктивности невысока.

При использовании хвостовиков в скважинах Коняаковского месторождения Самарской области и Гремихинского месторождения Удмуртии, гае основными условиями, осложняющими эксплуатацию СШНУ, являются высокая вязкость пластовой нефти (порядка 200 мПа-с) и повышенная плотность пластовой воды, также удается снизить приведенные напряжения, глубину спуска накоса и динамический уровень. Однако, наиболее существенным является тог факт, что использование хвостовика является единственной возможностью эксплуатации скважины с низкими коэффициентами продуктивности (порядка 0,5 м1 / (сут -МПа)).

Учитывая вышеизложенное, обоснована возможность использования хвостовиков для выноса воды в компоновке СШНУ обводненных глубиннонасосных скважин. При этом показано, что эффективность его применения зависит от большого числа промысловых факторов, поэтому при принятии решения о его использовании необходимы расчеты в соответствии с разработанным методом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1, Показано, что учет особенностей работы группы скважин как объекта исследований при оптимизации их работы возможен при использовании системного подхода, основанного на согласовании работы элементов системы «пласт - призабойная зона - скважина - скважннное оборудование» с учетом, совокупности критериев и ограничений, что дает возможность наиболее полной оценки взаимовлияния скважин через пласт и по ограниченным ресурсам.

2. Теоретически обоснован и разработан метод согласования работы элементов системы «пласт - призабойная зона - скважина - схважинное оборудование» при оптимизации работы группы обводненных глубиннонасосных скважин, учитывающий взаимовлияние скважин через пласт и по ограниченным ресурсам. Метод позволяет выявить и количественно оценить имеющиеся резервы повышения эффективности работы группы глубиннонасосных скважин.

3. Поставлена и решена задача выбора рационального варианта компоновки СШНУ с учетом взаимовлияния скважин, а также заданной совокупности критериев и 01раничений. При этом -может быть получен краткосрочный прогноз эффективности мероприятий по оптимизации работы скважин с СШНУ.

4. Разработана методика учета взаимовлияния скважин с использованием ретроспективных промысловых данных, которая, в отличие от известных, наиболее полно учитывает особенности динамики дебитов, забойных и пластовых давлений исследуемой группы скважин, а также влияние варианта компоновки СШНУ на практическое проявление интерференции, что позволяет оценить взаимовлияние по доступным и периодически измеряемым промысловым данным.

5. Выявлены качественные и количественные закономерности изменения свойств газожидкостной смеси в интервале «забой - прием СШН» в различных промысловых условиях Ураяло - Поволжья и Западной Сибири. При этом показано, что при использовании хвостовиков удается существенно увеличить дебит, а также повысить эксплуатационную надежность работы сквазсинного оборудования.

6. Результаты апробации метода выбора мероприятий по оптимизации работы скважин с СШНУ в НГДУ «Сургутиефть» показали г^хокуга надежность и достоверность предложенных алгоритмов, а также

возможность увеличения накопленной добычи нефти за счет выбора

рациональных вариантов компоновки для каждой скважины из группы.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1.И.Т. Мищенко, К.А. Бравичев. Повышение эффективности эксплуатации низкодебитных скважин с СШНУ при использовании хвостовиков// НТЖ. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - М.: БНИИОЗНГ, 1995,-вып 9.

2. И.Т. Мищенко, К.А. Бравичез, М.Т. Шафкков. Учет интерференции при оптимизации работы низкодебитных обводненных глубиннонасосных скважин //НТЖ. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -М.: ВНИИОЭНГ, 1995,-вып 9.

3. И.Т. Мищенко, К А. Бравичез, А.й. Ермолаев. Системный подход при оптимизации обводнгшгых щ'онинокясоашх скважин// НТЖ. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -М.: ВНИИОЭНГ, 1997.-вып 5.

4. И.Т. Мищенко, К.А. Бравичев. Обоснование выбора мероприятий по оптимизации работы глубиннонасосных скважин с использованием ретроспективных промысловых данных// НТЖ. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - М.: ВНИИОЭНГ, 1997.-ВЫЛ б.

Соискатель

К.А. Бравичев.