автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Создание методов повышения газоотдачи залежей природных газов с учетом применения геолого-промысловых данных

»

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. Р1.М. ГУБКИНА [' ! Ь О Д (ГАНГ им. И.М. ГУБКИНА)

На правах рукописи УДК 622.279.34:622.279.5:553.92

САВЧЕНКО ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ

СОЗДАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ГлЗООТДАЧИ ЗАЛЕЖЕЙ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ С УЧЕТОМ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОЛОГО-ПРОМЫСЛОВЫХ ДАННЫХ.

Специальность 05.15.06 - разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

в форме нзучного доклада.

Москва 1994 год

Работа выполнена в Государственной академии нефти и газа имени И.М. Губкина (ГАНГ им. И.М. Губкина)

Официальные оппоненты:

локтор технический наук, профессор М. А. Гусейнзаде; доктор технических наук, профессор, академик АЕК РФ А. Т. ГсрбуноБ; локтор геолого-млнералогических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ В. Е Орел.

Ведущая организация: Институт проблем нефти и газа АН РФ к Госкомитета РФ по высшему образованию.

Зашита состоится 1994 г. в аудитории

_часов на заседании специализированного совета Д. 053. 27. 04. по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при Государственной академии нефти и газа им. И. М. Губкина по адресу: 117917, Москва, Ленинский проспект, 65, ГАНГ им. И. М. Губкина.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАНГ им. И.М. Губкина. Диссертация в форме научного доклада разослана "^6" \-IOJ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета —^Б. Е. Сомов.

Общая характеристика работы.

Актуальность работы.

В настоящее время в отечественных руководящих документах, регламентирующих проектирование разработки и эксплуатации залежей природных газов и подсчет их запасов, априори принимается стопроцентная конечная газоотдача._____

Однако опыт разработки показывает, что конечная газоотдача отечественных залежей, разрабатываемых в условиях активного проявления водонапорного режима существенно, в среднем на 30 процентов ниже, чем у зарубежных залежей.

В условиях плановой экономики стопроцентная газоотдача достигалась обычно простым списыванием с баланса газодобывающих предприятий неизвлеченных запасов газа, причем обосновывалось подобное списывание ошибками геолого-разведочных организаций, проводивших подсчет запасов.

В условиях рыночной экономики, когда газ перестал быть самым дешевым энергоносителем, такой подход к проблеме газоотдачи недопустим.

Анализ разработки отечественных залежей показывает, что в значитетьной степени их ' низкая газоотдача обусловлена не ошибками геологоразведочных организаций, а геолого-промысловыми факторами разработки.

С нашей точки зрения, повышение газоотдачи является одной из актуальнейших проблем отечественной газодсбывающей промышленности.

Основная цель работы: - выявление геолого-промысловых факторов, негативно влияющих на газоотдачу залежей природных газов и создание методов сведения этих факторов к минимуму.

Основные задачи диссертационной работы:

1. Внести коррективы в существующие методы подсчета запасов газа по падению пластового давления.

2. Усовершенствовать в целях повышения газоотдачи отечественную методику проектирования разработки и эксплуатации залежей природных газов.

3. Выявить причины разгерметизации эксплуатационных скважин.

^ 4. Разработать методику определения основных нагрузок, деформирующих

J обсадные колонны скважин.

5. Разработать и внедрить в промысловую практику способы:

- контроля за деформацией обсадных колонн;

- ремонта деформированных обсадных колени.

6. Разработать конструкции эксплуатационных скважин, сводящие к минимуму возможность их разгерметизации.

Методы реиашя поставленных задач:

- критический анализ существующих методов подсчета запасоз газа по падению давления, теории и пракшкн отечественных методов

• проектирования и эксплуатации залежей природных газов;

- обобщение к анализ геолого-прош* еловых данных по разработке и эксплуатации отечественных залежей природных газов;

- теоретические н экспериментальные исследования, уточняют«-методики подсчета запасов газа по падсмию пластового дязжкич к проектирования разработка и эксплуатации залех/аЛ природных газов;

теоретические и экспериментальные исследования причин разгерметазашш эксплуатационных сквазкнн и способов контроля з? техническим ссстоянис.-.! оосалных колонн;

- внедрение в промысловую практику разработанных методов повышения газоотдачи отечественных залежей природных газов; - ----

- экономическое обоснование разработанных методов повышения газоотлачи.

Научная новизна:

- на основе анализа разработки газовьс: залежей 52 отечественных месторождений и эксплуатации дренирующих их 2750 скважин выявлены геолого-лро.чыслодые факторы, сущгстзенно л:мскяспш: обшеттргаятне в настоящее зрели методы подсчета запасов газа и представления о газоотдаче;

- показано, что газоотдача залежей природных газов является комплексной технико-экономической проблемой и формируется с момента ввода в эксплуатацию первой скважины, начавшей дренировать залежь;

- доказано теоретически и подтверждено фактическими геолого-прс; 'ЫйлоБьплп данными разработки газовых залежей, что зависимости приведенного пластового давления от накопленной добычи газа в определенных условиях отклоняются от их "классической" формы --сак при уттруговодонапорном, так и при газовом режиме. Даны аналитические решения указанных задач;

выявлены гсолого-промысловые причины низкой газоотдачи отечественных залежей природных газов, разработка которых протекает а условиях аэтивного проявивши упруго-водонапорного режима;

- аый^лены осевые напряженич, не учитываемые ни в одной из существующих в мировой практике методик расчета обсадных колонн, являющиеся основной причиной разгерметизации эксплуатационных скважин;

- выявлены причины низкой производительности скважин, введенных в эксплуатацию а периоды постоянной и падающей добычи газа из залежей природных газов.

Практическая ценность: .

1. Внесены коррективы в применяемые в настоящее время модификации подсчета запасов газа методом падения пластового давления, значительно повышающие степень их достоверности.

2. При непосредственном участии автора составлена новая 'Классификация ресурсов и пасов нефти и газа", впервые в отечественной практике предусматривающая официальное утверждение коэффициентов газоотдачи залежей природных газов.

3. Разработаны методы повышения газоотдачи, учитывающие особенности геологического строения залежей природных газов и геолого-промысловые факторы, обусловленные их разработкой и эксплуатацией.

4. Разработана методика расчета устойчивости обсадных колонн эксплуатационных скважин, позволяющая определять величину осевых напряжений, до сих пор не учитываемых з мировой практике прочностных расчетов обсадных труб.

5. При непосредственном участии автора на уровне изобретений разработаны способы:

- контроля за техническим состоянием обсадных колонн скважин;

- сооружения и проводки скважин, сводящие к минимуму возможность их разгерметизации;

- ремонта деформированных обсадных колонн эксплуатационных скважин;

- контроля за разгерметизацией залежей природных газов.

Реализация результатов работы в промышленности.

Основные положения работы учтены при утверждении ГКЗ СССР и ГКЗ РФ запасов нефти и газа по 280 отечественным и зарубежным месторождениям.

По разработанным с участием автора способам проведены капитальны; 'ремонты деформированных обсадных колонн скважин, дренирующих газоконденсатные залежи Шгбелшккого месторождения Украины. Кроме того, при сооруже;ши и эксплуатации скважин на Астраханском месторождении и группе газоконденсатных месторождений Кубани внедрены п практику разработанные с уметаем автора способы тампонирования скважин и контроля за состоящем обсадных колонн.

Некоторое ^езулътгты работы яошли в 1ехнико-эксисм:н:схог обоснование проекта разработки Штокмановского газококденсатного месторождения и Вишневского газоконденсатного месторождения Украины.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены:

- на заседании секции "Повышение эффективности разведки и

разработки газовых и газокоцдгнеагньк месторождений" научно-технического совета Мингазпуома (г. Саратов, 1973 г.)

- пэ юбилейном засеаании и научных чтениях имени заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, доктора технических наук, профессора Ф.А. Требиаа, посвяшешшх 25-летию образования кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений МИНХиГП им. И.М. Губкина (г. Москва, 1982 г.);

- на научно-техническом совещании по проблеме "Гидродинамические и инженерно-геологические исследования влияния разработки газоаих месторождений на окружающую среду", (пос. Червоный Донец Харьковской обл., 1935 г.);

- на международно;! конференции "Разработка газокощенмтных месторождении" (г. Краснодар, 1990);

- на Международном Газовом Конгрессе (стендовый доктад, Берлда, 1991 г.);

- на научно-технической конференции "Проблемы экологически безопасных технологий разведки, разработки и эксплуатации глубокопогруженнък месторождений со сложным составом пластовой смеси" (г. Астрахань, 1991 г.);

- на всесоюзном совещании "Газогидродинамические исследования к энергосберегающий дебит скважин" (г. Москва, 1991 г.);

- на республиканском научно-техническом семинаре "Повышение эффективности работ по предупреждению смятия эксплуатационных колонн в скважинах" (г. Киев, 1991 Г.);

на республиканском семинаре "Проблемы повышения производительности низкодебитных скважин" (г. Киев, 1991 г.);

- на научном семинаре по актуальным проблемам нефтегазовой и подземной гидромеханики, ГАНГ им. И.М. Губкина (г. Москва, 1993 г.).

Кроме того, работа автора "Влияние выноса песка из призабойной зоны эксплуатационных скважин на газоотдачу" была удостоена третьей премии на Всесоюзном конкурсе НТО нефтяной и газовой промышленности, посвященном проблемам газоотдачи (г. Москва, 1975 г.).

Объем и структура работы.

Диссертация в форме научного доклада состоит из общей характеристики работы, введения, четырех разделов, основных выводов и списка публикаций автора по теме диссертации.

Публикации.

Основные вопросы, рассматриваемые в диссертации, опубликованы в 50 печатных работах, включающих 8 брошюр и 9 авторских свидетельств.

------- ------------Введение.

Выше отмечалось, что в настоящее время в отечественных р;<.оводяшкх документах, регламентирующих как подсчет запасоз, так и проектирование разработки залежей природных газов, отсутствуют требования по определению конечной газоотдачи продуктивных горизонтов.

Иными словами, априори принимается стопроцентная газоотдача залежей природных газов.

Более того, теми же руководящими документам предусмотрено обязательное определение конденсатоотдачи газококденсатньк залежей. Последнее обстоятельство, с нашей точки зрения, противоречит стопроцентной газоотдаче, так как эти величины неразрывно связаны между собой.

По данным Ю.К. Игнатенко (1972 г.), опыт эксплуатации месторождений дальнего зарубежья определяет коэффициент их конечной газоотлачи а пределах 82-86 %, причем для залежей, разрабатываемых в условиях упруго-водонапорного режима, эта величина колеблется от 75.7 до 9-?.4%.

Анализ данных по выработанным залежам природного газа СНГ показывает, что их конечный коэффициент газоотдачи находится в пределах ог 15.1 до 99.5% при средней зеличине порядка 50% сг начальны;, утвержденных ГКЗ бывшего СССР, запасов пса.

•Следовательно, газоотдача залежей СНГ существенно, в среднем на 2530%, ниже, чем у залежей дальнего зарубежья. [33].

Необходимо отстать, что вопросам повышения как текущей, так и конечной газоотдачи залежей природного газа отечественные исследователи начали уделять серьезное внимание в начале шгс.т;и:сятьа годоз текущего века.

Существенный вклад в решение указанной проблемы внесли В.Г1. Савченко, А.Л. Козлов, А.И. Ширковский, Ю.П. Коротагв, С.Н. Закироз,

К.С. Басниев, ГЛ. Зотов, Б.Е. Сомов, Г.В. Рассохин, P.M. Кондрат, ИЛ. Леонтьев, В.И. Петренко, MJI. Фиш, Н.Ф. Канашух, Л.Б. Булавинов, Г.Г. Жиденко, НА. Кравиов, В.И. Олексюк к многие другие.

Однако, как справедливо отмечает Г.В. Рассохин, в результате этих исследовзюй "большинство мероприятий, направленных на повышение конечной газо-и конденсатоотдачи, осуществляется именно на поздней стадт! разработки".

С нашей точки зрения, мероприятия по повышению конечной газоохдачи, проводимые на заключительной стадии разработки залежей природных газов, носят, если можно так выразиться, "аварийно-спасательный" характер и существенного эффекта не дают.

Таким образом, увеличение конечной газоотдачи является одним из основных вопросов рациональной разработки залежей природных газов и зависит от значительного числа факторов, условно подразделенных нами на следующие основные группы [8; 11; 16; 24].

1. Геологические факторы: особенности геологического строения залежи и пластово-водокапорной системы, к которой залежь приурочена; активность пластовых вод, определяющая режим залежи; физические свойства (в первую очередь фильтрационная характеристика) пород пласта-коллектора; наличие тектонических нарушений; литология пласта как в пределах залежи, так и за ее границами; изотропность и анизотропность пород пласта-коллектора; величина начального пластового давления; размеры залежи; величина запасов газа и точность их подсчета и тд.

2. Факторы, относящиеся к разработке месторождении: количество эксплуатационных скважин и их расстановка по газонасышенкому объему залежей; выбор объектов эксплуатации и их объединение в единый объект; дтшамика разбуривания залежи и ввода скважин в эксплуатацию; темпы отбора газа из залежей; регулирование активности пластовых вод; взаимодействие залежей и т.д.

3. «Paintjpbi, связанные с добычей газа: качественное строительство эксплуатационных скважин (в первую очередь их - герметичность); полное освоение вскрытых скважинами продуктивных разрезов; устойчивость обсадных эксплуатационных колонн скважш; технологические режимы эксплуатации скважин; технология проведения капитальных и подземных ремонтов; борьба с разрушением" призабойной зоны;' ликвидация песчано-глинистых пробок; удаление пластовой воды и конденсата с забоев скважин; интенсифихационные работы и т.д.

4. Факторы, обусловленные промысловым сбором и подготовкой газа ж дальнему транспорту: подключение шлейфов скважин в единый газосборный коллектор; потери давления в газосборных сетях и аппаратах по осушке и очистке газа; ввод дожимных компрессорных станций и тл.

5. Факторы, обусловленные экономической целесообразностью эксплуатации данной залежи и применения тех или иных мер « целях увеличения ее конечной газоотдачи.

Из изложенного следует, что конечная газоотдача залежей природных газов формируется практически с момента ввода в эксплуатацию первой скважины, дренирующей залежь и в большинстве случаев не учет хотя бы одного из вышеперечисленных параметров разработки и эксплуатации может существенно снизить ее.

Иными словами, как текущая, так и конечная газоотдача залежей природных газов является комплексной проблемой, охватывающей весь цикл газовой индустрии - начиная с обоснованного подсчета запасов газа и кончая определением экономической эффективности ее повышения.

Автор выражает глубокую благодарность своим коллегам Г.Г. Жиденко, М.К. Тупысеву, В.И. Олехсюку, К.Я. Фоменко, A.A. Славянскому, Н.П. Игнате нко и С41гтает, что без их участия данная работа не была бы выполнена.

Автор искренне благодарен В.Н. Виноградову, Н.В. Черскому, С.Н. Закирову, А.И. Ширкодскому, Е.М. Соловьеву, Б.Е Сомову, Ю.П.Коротасву, К.С. Гутману В.Н. Петрову, В.Ф. Старшову, ЕЕ Фролову за ценные советы по ряду вопросов, затронутых в диссертации.

РАЗДЕЛ I

Учет геологических факторов в и елях повышения газоотдачи залежей природных газов.

В отечественной геолого-промысловой науке и практике по отношению к проблеме газоотзачи сложилась парадоксальная ситуация.

С одной (официальной) стороны, проблемы как таковой не существует, поскольку во всех руководящих документах газоотдача принимается равной 100% от начальных запасов газа.

С другой стороны - практика разработки к эксплуатации залежей природных газов показывает абсурдность утверждения об их стопроцентной газоотдаче.

Результатом такой "двойственности" проблемы является практика "списывания" запасов газа, не подтвержденных данными разработки залежей природных газов.

В работе |38] нами рассмотрена динамика утвержденных ГКЗ СССР начальных запасов газа мелких (до 10 миллиардов кубических метров) залежей (по кате гор! (ям А+В+С1) по состоянию на 1 января 1980 года. Всего на эту дату в СССР насчитывалось 1694 таких залежей, из них 120 залежей было полностью выработано и 850 залежей находилось в разработке.

Первично утвержденные запасы газа этих залежей оценены в 3,144,264.7 миллионов куиичееккх метров, причем доля запасов полностью выработанных и разрабатываемых залежей составляет 2,031,980.7 миллионов кубических метров (64.6% от общих запасов). Переугвержденные запасы газа по состоянию на 1 января 19S0 оценены в 2,586,749.0 миллионов кубических метров, из них на делю полностью выработанных и разрабатываемых

п

залежей приходится 1,474,465.0 миллионов кубических метров (51% от обших запасов). Списано с балансов гззодобыяающих предприятий 557,515.7 миллионов кубических метров газа, что составляет 17.7% от первично утвержденных обших начальных запасов и 27.4% от первично утвержденных начальных запасов полностью выработанных и разрабатываемых залежей природного газа.

Естественно, что в связи, с официальной точкой зрения о стопроцентной газоотдаче, умешшсил; первично утвержденных запасов газа обосновывается только уточнением основных геологических параметре^ подсчета запасов - пористости, эффективной толщины продуктивных пластов, коэффициентов газонасыщенности и т.д. и ошибками геологов при подсчете первичных запасов.

Влияние на газоотдачу факторов, обусловленных разработкой и эксплуатацией залежей природных газов, официально в расчет не принималось, несмотря на большое количество публикаций отечественных и зарубежных исследователей. посвященных этой проблеме.

В течение двадцати пяти лет работы экспертом ГКЗ СССР нами при пергугаерждении запасов газа неоднократно поднимался вопрос о слиянии промысловых факторов на газоотдачу залежей природных газов, но только в 1957 голу ГКЗ СССР официально признал низкую (60 9о от начальных запасов) газоотдачу Коробковского месторождения Волгоградской облает:-! следствием осуществляемой на месторождении системы разработки и эксплуатации.

При нашем непосредственном участии в соавторстзе с ведущими специалистами в области поисков, разведки и подсчета запасов залежей

хидких и газообразных углеводородов разработана новая "Классификация ресурсов :-г заггассз нефти и газа" [49; 50).

В этих работах впервые в отечественной практике на официальном уровне четко обосновываются извлекаемые и неизвлекаемые из залежей части содержащегося в нкх природного газа.

■ Необходимо отметить, что указанные документы [49; 50] учитывают .переход отечественной нефтегазодобывающей промышленности от условий плановой экономики к экономике рыночной.

Приведем выдержку из работы {50], поясняющую сказанное выше: • "Ресурсы выявленных залежей (геологические) - количество кефтк, газа, конденсата и попутных компонентов, установленное в залежах на момент ■подсчета по 'данным бурения, испытания скважин и (или) опытной и промышленной эксплуатации.

Ресурсы выявленных залежей по экономической ценности подразделяются на две труппы, подлежащие раздельному подсчету и учету: запасы и неизвлекаемые ресурсы.

Запасы - извлекаемая часть ресурсов залежи, целесообразность извлечения которых определяется существующими на момент подсчета технико-технологическими возможностями и полож!ггельнсй вешгчккой рентного дохода при соблюдении требований охраны недр и экологии.

Коэффициенты извлечения нефти, газа и конденсата показывают, какая часть ресурсов может быть извлечена из недр при оптимальном режиме разработки залежи до предела экономической эффективности с применением апробированных для данных конкретных условий технологий и техники добычи, а также с соблюдением требований охраны недр и окружающей среды".

Таким образом, новая "Классификация ресурсов и запасов нефти и газа" официально признает коэффициент газоотдачи залежей природных газов к требует его обоснования уже на стадии подсчета их запасов.

Коэффициент газоотдачи залежей природных газов есть ни что иное, как отношение накопленной добычи (плюс потери) газа к величине начальных

запасов" газа. Следовательно,-, точное определение начальных запасов газа играет существенную роль в рассматриваемой проблеме.

Значительную роль п точности подсчета запасов газа объемным методом играют результаты опробования поисковых и разведочных сквазсш и их правильная интерпретация.

Известно, что основной целью опробования этих скважин является выявление газоотдающих интервалов разреза, определение высотного положения газовсдяных контактов (ГВК) залежей я отбор проб флюидов для исследования их физико-химических свойств.

На основании анализа результатов опробования поисковых и разведочных скважин, пробуренных на Астраханском газоконденсатном месторождении (АГКМ), нами сделаны выводы, ставящие под сомнение как саму методику опробования скважин, так и интерпретацию полученной информации [15; 40].

Действительно, в последнее время довольно часто при подсчете запасов газа, прнуроченнь к к карбонатным отложениям, к промышленным коллекторам относят породы с низкими фидьтрзцнонно-емхостными свойствами (ФЕС) - открытой пористостью порядка 3-6% и минимальным коэффициентом проницаемости до 0.1'Ю"15 м2. Более того, высказывается предположение, что для пород, слагающих горизонты, к которым приурочены залежи природных тгпоь, вообще не существует нижних пределов ФЕС.

В процессе разведки АГКМ были предприняты попытки доказать продуктивность коллекторов с указанными выше ФЕС, причем их

промышленная значимость якобы подтверждалась вторичными геофизическими исследованиями скважин (ГИС). Эти ГИС проводились после применения неоднократных массированных соляно-клслотных обработок (СКО) и создания на забое рабочих депрессий, превышающих в некоторых случаях 90% от пластового давления.

Такая методика опробования разреза, по нашему мнению, не дает возможности однозначно интерпретировать полученные результаты.

Проведенный нами детальный анализ опробования скважин АГКМ показал, что притоки газа, зафиксированные вторично проведенными ГИС, получены из выше или ниже - залегающих "нормальных" коллекторов.

Газ "прорвался" в зону коллекторов с низкими ФЕС по "промытым" в результате СКО каналам и благодаря огромным депресыгям на забоях скважин.

В'силу тех же причин, также сомнительны полученные по этим данным высотные отмети! начального положения газоводяного контакта залежи.

Все изложенное выше позволяет сделать следующий еывод. Для однозначной интерпретации результатов опробования разведочных скважин, вскрывших карбонатные породы с низкими значениями ФЕС, нельзя проводить массированные СКО до вызова притока.

Также недопустимо создание аномально высоких депрессий на пласт вплоть до уверенного определения характера насыщения коллектора, слагающего опробуемый интервал.

Кроме того, насколько нам известно, ни на одном отечественном и зарубежном месторождении не ^ получено прямого доказательства продуктивности коллекторов с указанными выше низкими значениями ФЕС.

Так, на месторожденго! Зальцвеген-Пекензен (Германия) в 12 скважинах были индивидуально опробоЕаны породы с коэффициентом пористости менее 555 и коэффициентом проницаемости 0.1* 10"15 м2. Ни в одной из этих скважин притока газа не получено. Наиболее характерно опробование скважины 112/83. После массированного гидроразрыва в течение 96 часов нз устье скважины поддерживалось давление, равное нулю МПа, т.е. по сути дела, было создано разрежение на забое скважины. Приток газа составил за

это время 70 литров, т.е. 17.5 л/сут. Очезиано, что в данном случае имеет место диффузия нодорастворенного газа из пласта в ствол"сшжпк.

Практика разработки месторождений, в разрезе которых присутствуют породы с низкими значениями ФЕС, подтверждает храйне низкий коэффициент их газоотдачи.

Выше отмечалось, что газоотдача Коробковского месторождения Волгоградской области составила 60% от начальных запасов газа.

Маеспьнад залежь Коробковского месторождения приурочена к тем же коллекторам (башкирский и серпуховский ярусы), что и залежь АГКМ. .Необходимо отметить, что средние значения ФЕС коллекторов залежи Коробковского месторождения значительно выше, чем у коллекторов АГКМ.

■ Но нижние пределы ФЕС коллекторов Коробковского месторождения при подсчете запасов газа не были утверждены и х продуктивным отложениям был отнесен практически весь массив залежи, включающий В себя породы с открытой пористостью, имеющей значения от 2 до 5 %.

По нашему мнению, одной из причин низкой газоотдзч;: залежи Коробковского месторождения является включение в запасы газа, "находящегося" б породах с низкими значениями ФЕС.

В настоящее зремя отечественная газовая промышленность не имеет опыта добычи газа из пород с низкими значениями ФЕС и опыта проектирования разработки залежей, приуроченных к таким коллекторам.

Это ресурсы будущего, если будет доказана с абсолютной достоверностью промышленная газонасыщенность пород с низкими значениями ФЕС.

В настоящее время построение структурных карт и геологических ггроф1(лей мссторо";дг7тий нефти и газа базируется в основном на-сопостаалекии а корреляции разрезов скважин, пробуренных как во время разведки так и в процессе эксплуатации залежей, и на данных сейсмических исследований.

Однако в некоторых случаях использование только этих данных может привести к существенным ошибкам. Действительно, если на месторождении имеется несколько тектонических нарушений и если вышеуказанными способами какое-либо-из этих нарушений не выявлено, то интерпретация разрезов скважин не может однозначно ответить на вопрос о положении того или иного тектонического нарушения.

Нами для корреляции, положения тектонических нарушений Рассольнянского нефтегазоконденсатного месторождения Украины были использованы данные газогидродинамических исследований разведочных скважин [14]. Из 38 разведочных скважин месторождения ни одна не выявила основные тектонические нарушения Богоровского, Солотвинского и Сливкинското сбросо-сдвигов, что не дало возможности правильно скорректировать разрезы скважин по данным ГИС.

Только по результатам газогидродинамических исследований скважин нам удалось, используя разницу между приведенными к абсолютной отметке начального положения газоводяного контакта залежи давлениями в скважинах, установить, что эти скважины находятся в различных блоках залежи. Эти данные позволили уверенно трассировать Сливкинский сбросо-сдвиг, что существенно изменило начально принятые размеры продуктивных участков залежи, а, следовательно, и приуроченные к ним запасы газа, хонленсата и нефти.

РАЗДЕЛ II

Учет факторов, относящихся к разработке залежей природных газов, в целях повышения газоотдачи.

Существенны; коррективы внесены нами в практ;ису определения режима залежей природных газов и подсчета га запасов по геоло го-промысловым данным [1; 3; 4; 7; 8; 13].

Ана-игтически доказано. и подтверждено анализом разработки ряда месторождений (Горючкинское, Ленинградское, Мелиховское и др.), что

использование зависимостей приведенного пластового давления от докоиленкоК из залежей добычи газа, а, следовательно, и расчетов по уравнениям материального баланса в их 'класс1Гчесхом" виде для указанных целей, может привести к весьма серьезным сшибкам.

Показано, что даже при самом активном проявлении упруго-ткдочапорного режима возможен прямолинейный характер зависимости приведенного пластового давления о; накошенной добычи газа как на всем с: "прстгзктзяЛ так и на ее отдельных участках.

Аналогично, при газоьом режим-; стмечеи о "гчпоненме указанной зависимости от прямой линии.

Следовательно, обшепр!ГНятая в настоящее время в геологической литературе методика определения режима залежей по равенству вычисленных по промысловым данным газонасыщенным объемам порового пространства залежей может привести к грубым ошибкам, т.к. при прямолинейной зависимости падения приведетюго пластового давления от накопленной добычи газа а случае активного проявления упруго-водонапорного режима также будут получены равные газонасыщеннке объемы. И, наоборот, при отклонении этой зависимости от прчмой в случае газового ре;химз буд)т по.ту.'ены различные значения газонасыщенных объемов, что является признаком упруго-водонапорного режима.

Основными причинами, искажающими "классический" характер рассматриваемых зависимостей, с нашей точки "реши являются: темпы отбора газа из залежей, деформация пласта-коллектора, наличие тектонических и литологическях слабопроницаемых "барьеров" в продуктивных горизонтах, некачественное начальное освоение скважин, ■разновременный ввод скважин в эксплуатацию, интерференция залежей и скважин и зр.

В настоящее время существует мнение, что для определения режима залежей и подсчета их запасов по геолого-промыслоаым данным не

обязательно учитывать отборы газа с начала разработки и предлагается начинать их учет с произвольного момента времени, приняв суммарную добычу газа до этого момента равной нулю.

Наличие прямолинейных участков на зависимостях приведенного пластового давления от суммарного отбора газа из залежей в случае упруго-Еодонапорного режима категорически отрицает это утверждение.

Так, если отбросить начальный участок зависимости приведенного пластового давления от накопленной добычи газа по Радченковскому или Ленинградскому месторождениям, то, во-первых, будет получено искаженное представление о режимах залежей, а, во-ьторых, будут резко завышены подсчитанные по геолого-промысловым данным запасы газа.

Из изложенного следует, что при определешш режима залежей и подсчете их запасов по геолого-промысловым данным (а, следовательно, по любой из модификаций материального баланса), необходим детальный анализ как разработки залежей, так и эксплуатации скважин.

Существенное влияние на газоотдачу залежей оказывает проявление в процессе их разработки упруго-водонапорного режима, вызывающее микро к макро "защемление" газа продвинувшейся в залежи пластовой водой.

В работах [1; 2; 3; 5; 6; 7; 9] нами предложены методы расчета продвижения в залежи пластовых вод, пластового давления в обводненных зонах залежей, формы газоводяных контактов.

Необходимо отметить, что указанные работы выполнены более двадцати лет тому назад. В настоящее время аналогичные задачи решены в двух и трехмерной постановке с использованием ЭВМ, такими исследователями, как С.Н. Закиров, А.И. Ширковский, P.M. Кондрат, Г.А. Зотов, К.С. Басниев, Г.В. Рассохин и многие другие.

Однако, в свое время эти работы сыграли существенную роль в решении рассматриваемой проблемы. Так, в работе [1] впервые дано аналитическое решение задачи прямолинейной зависимости приведенного пластового

дзвлешм от накопленной добычи газа при активном проявлении упруго-водонапорного режима. Работа [5] дает возможность" оценить остаточную . газонасыщенность, являющуюся функцией пластового давления в обводненной зоне залежи природного газа и т.д.

Анализ разработки многопластовых газоконденсатных месторождений Северного Кавказа показал, что на многих из шй наблюдается взаимодействие залежей отдельных эксплуатационных объектов, приуроченных к единой пластово-водонапорной системе. Некоторые залежи взаимодействуют не в газонасыщенной части площади, а за ее пределами.

Нами проведен анализ взаимодействия разрабатываемых залежей Ленинградского газоконденсатного месторождения Краснодарского края с залежами того же месторождения, не вступившими в эксплуатацию [3; 7; 8; 12].

В результате проведенного анализа выявлено, что указанного типа

взаимодействие может существенно осложнить разработку залежей природных газов и снизить их конечную газоотдачу.

Следствием такого взаимодействия залежей является, как правило, расширение залежи, не введенной в разработку. Отрицательными факторами расширения неразрабатываемой залежи являются; снижение пластового давления, "размазывание" залежи по нздонасышенной части пласта-коллектора, влекущее за собой значительные потери газа, который будет "защемлен" пластовой водой в процессе нормальной разработки залежи; возможность прорыва газа расширяющейся залежи в литолопгческие или тектонические "окна" водонасыщенной части пласта и его уход в вышележащие непродуктивные горизонты; искажение истинных запасов газа при их подсчете методом падения пластового давления; искаженная оценка режима залежи по геолого-промысловым данным.

/

По нашему мнению, залежи многопластовых месторождений следует вводить в разработку одновременно во избежание осложнений, о которых говорилось выше.

В работах [37; 38; 39) изложены основные, с нашей точки зрения, причины низкой газоотдачи отечественных залежей природных газов.

Известно, что мировая практика добычи газа базируется на эксплуатации скважин в соответствии с энергетическими возможностями продуктивных горизонтов. На основании многолетних наблюдений отечественными и зарубежными исследователями было установлено, что продуктивной характеристикой скважин является количество газа (нефти), добываемое в сутки на каждую атмосферу снижения пластового давления.

Исходя из продуктивной характеристики скважин, в США устанавливается дебит каждой конкретной (а не "средней") скважины с поддержанием неизменного процента отбора газа, который обычно не превышает 25% от абсолютно свободного дебита скважин, дренирующих . залежи, приуроченные к коллекторам с плохими ФЕС и 10-15% от абсолютно свободного дебита скважин, дренирующих залежи с "хорошими" коллекторами. Равнозначным условием эксплуатации скважин является • поддержание забойного давления на уровне не ниже 80% от текущего пластового давления.

Кроме того, в зарубежной практике применяется в основном одновременный ввод скважин в эксплуатацию, тах называемая "система однократного сапошного покрытия газоносной площади сквау.аетэми". Исключение из этого правила делается только для крупных и уникальных по размерам и запасам газа залежей. Ко и в этом случае для залежей, разработка которых сопровождается активным проявлением упруго-■ водонапорного режима, применяется "ползущая" от периферии к центру-залежи система ее разбуривания (И.Н.Стрижов).

Вышеуказанные принципы ~разработки ... и эксплуатации залежей природных газов практически осуществлялись и в отечественной ' газодобывающей промышленности до конца сороковых - начала пятидесятых годов текущего столетия.

В 1953 году А.Л. Козловым и Е.М. Минским была предложена новая концепция разработки и эксплуатации залежей природных газов, г корне отличающаяся от изложенной выше.

В основу этой концепции был положен государственный план добычи газа и эффективность снижения затрат на его выполнение.

Концепция предусматривала постепенное разбуривание залежей, что, по мнению ее авторов, окупало за счет добытого газа строительство новых скважин и, далее: "... число эксплуатационных схважин в разные периоды эксплуатации месторождения должно быть различно, но одним из наиболее эффективных способов снижегшя затрат на добычу газа является общее уменьшение числа эксплуатационных скважин, пробуренных на месторождении, а таске и уменьшение числа работающих скважин в каждый момент эксплуатации (конечно, при условии обеспечения заданного плана добычи газа). Соответственно задачей рациональной разработки и эксплуатации газового месторождения является подача на поверхность потребного количества газа по минимальному числу скважин (выделено авторами). Иными словами, задачей разработки является обеспечение Наибольшего доступного дебита скважин." (А.Л. Козлов, Е.М. Минский, "Основные принципы рациональной разработки и эксплуатации газовых месторождений", Труды ВНИИГаза,' "Вопросы разработки и эксплуатации газовых месторождений", М-Л, Гостоггтехиздат, 1953, с. 9-!0). И далее: "Практическое осуществление этого принципа сводится к трем положениям: 1. Скважины должны размешаться преимущественно в наиболее продуктивных частях пласта^ - области наибольшей мощности, наилучшей проницаемости и пр.;

2. Должны быть полностью, или хотя бы частично, устранены все причины, требующие ограничения рабочихдрбитов действующих скважин;

3. Конструкция скважин должна обеспечить пропуск принятых деоитов при наименьших возможных потерях давления как з пласте, так и в .стволе скважин" (АЛ. Козлов, ЕМ. Минский, "Руководство по методике проектирования разработки газовых месторождений", М, ВНИЙГаз, раздел I, 1963, с. 31).

К сожалению, новые концепции разработки и эксплуатации залежей природных газов были внедрены в отечественную практику и осуществляются вплоть до настоящего Еремени.

Именно зто обстоятельство, по нашему мнению, является основной причиной низкой (по сравнению с зарубежными данными и результатами разработки отечественных залежей, осуществлявшейся по общемировым принштам) газоотдачи.

Действ1ггельно, резкое сокращение числа эксплуатационных скважин, их ' концентрация в наиболее продуктивных частях залежей, форсированные режимы эксплуатации скважин и являются основными причинами резкого . снижения газоотдачи.

Б тех случаях, когда разработка залежей природных газов протекает в условиях активного проявления упруго-водонапорного режима, осуществляемая в соответсшш с новыми принципами эксплуатация создает идеальные условия для избирательного продвижения ь залежи пластовой воды.

В самом деле, форсированные дебиты газа незначительного числа скважин, расположенных, как правило, в сводовых частях структур, сопровождаются образованием глубоких локальных депрессионных воронок, . в которые и устремляется по наиболее проницаемым преплаеггкам пластовая вола.

Необходимо отметить, что с явлением избирательного обводнения мировая хазодобываюшач практика впервые столкнулась на Кубанских . газоконденсатных месторождениях, разработка которых велась а полном соответствии с новой концепцией [3; 7; 8; 10; 11; 12; 13; 30; 36; 37; 38; 39; : 42; 43; 4ч].

Ггзоотдача залежей месторождении Кубани нахошггея в пределах 50-60%, 40% запасов газа списаны с баланса ГКЗ РФ в 1992 году, причем в решении ГКЗ отмечено, -по потери вызваны применявшимися на. этих месторождениях системами их разработки и эксплуатации.

Прастггчески на всех месторождениях остались обойденные водой ."целики" газа, найти которые можно в настоящее время только бурением скважин методом "черной кошки", т.е. наугад.

Именно таким образом 5ыл обнаружен целик газа в залежи, приуроченной ко второй продуктивной пачке нижнемеловых отложений Ленинградского газоконденсатного месторождения Краснодарского края [8]. Пробуренная я полностью обводненной (по промысловым данным) зоне залежи параметрическая скважина М» 78 вскрыла газонасыщенкый участок н в течение четырех мссяиеЕ работала газом, отобрав из 'целика" 10' 10 * м3.

Подтверждением тому, что основной причиной низкой газоотдачи ;алежсй, эксплуатация которых сопровождается активным проявлением упруго-водонапорного режима, является внедрение в практику нос их принципов разработки, служат промысловые данные по полностью выработанным месторождениям СНГ (по состоянию на 1 января 1980 года).

На эту дату в СНГ насчитывалось 64 таких месторождения. Кз них ггедено в разработку до 1953 года включительно и, следовательно, эксплуатировалось по общепринятой в мире методике, 35 месторождетшй. Средний коэффициент -газоотдачи их составил 88.1%. 29 полностью выработанных месторождений были сведены в разработку после 1 января 1954 года и эксплуатировались в соответствии с новыми принципами

разработки. Их конечный средний коэффициент газсстдачи равен 5^.3 96, т.е. на 33% ниже, чем у месторождений первой группы.

Принятый в настоящее время разновременный ввод скважин в эксплуатацию приводит к тому, что дебеты скважин, введенных б эксплуатацию спустя значительный срок после начала промышленной .разработки залежей, практически всегда существенно (в 2-30 раз) меньше дебита газа скважин, начавших дренировать месторождение первыми. Впервые это явление обнаружено нами при анализе производительности . скважин, дренирующих газоконденсатную залежь Ленинградского месторождения Краснодарского края, приуроченную к перэой пачке нижнемеловых отложений [8].

Проведенный впоследствии анализ эксплуатации 2750 скважин, дренирующих залежи 52 месторождений, показал, что такое явление характерно для всех них без исключения.

Указанная рззнодебитность наблюдается практически во все время разработки залежей и эксплуатации скважин.

С нашей точки зрения, в природных коллекторах (при осуществлении общепринятых в отечественной газодобывающей практике методов разработки и эксплуатации залежей природного газа) нарушаются уславия вдя-соблюдения потоками газа законов классической фильтрации газов в пористых средах.

Газ "в пластах создает свои филырзционные каналы, по которым он движется к. забоям эксплуатациошшх скгажин. Основная часть ксдлостора служит только аккумулятором, подпитывающим вышеупомянутые каналы.

Следовательно, определение . основных показателей разработки и , эксплуатации залежей природных газов по общепринятой в отечественной практике методике {17; 18; 19; 20; 21; 22; 23] неизбежно приводит к искажению их истинных значений.

Основную роль в разнодебитности скважин играет их разновременный

ввод в эксплуатацию, концентрация весьма незначительного числа "первых" скважин в наиболее продуктивных частях залежей и форсированные режимы эксплуатации скважин.

Особый интерес прсясга&тяет анализ газоотдечи малых по запасам (до 10*109 м 3) газа залезь [3; 7; 8; 38].

Разработка тзигх залежей в настоящее время проектируется точно так же, как и разработка крупных и уникальных,по запасам залежей. Но нашему чнению. таки- залежи сл едует консервировать до их полного разбуривания и вводить в промышленную разработку одновременно по ьссм скважинам, количество которых должно определяться по энергосберегающему режиму эксплуатации.

Нами принято непосредственное участие в разработке способа контроля ;а эксплуатацией залежей природных газов [35].

Суть способа заключается в сооружении сети дополнительных

наблюдательных скважин на водоносные отложения еышс покрышки ежи. Из этда скважин периодически отбираются пробы воды и определяется содержание в них газа или одного из его компонентов, например, сероводорода. По изменению содержания в пробах воды газа или его компонента во времени и по плошдди залежи, судят о месте и степени разгергметизашш ее покрышки. Способ позволяет установить ' разгерметизацию покрышки не. только в зонах проходки ее эксплуатационными скважинами, ко и по всей плошали месторождения, В частности возникшую при деформации пласта вследствие огборэ газа.

2S

РАЗДЕЛ Ш

Учет факторов, относящихся к добыче газа, в целях повышения газоотдачи.

Одной из существенных причин снижения газоагдачи залежей природных . газов является разгерметизация эксплуатационных скважин, следствием _ которой являются неконтролируемые утечки газа.---------------------

Промысловая практика показывает, что разгерметизация обсадных колонн эксплуатационных скважин наблюдается практически на всех ..месторождениях нефти и газа как в СНГ, так и за рубежом и, в некоторых случаях, имеет массовый характер.

Так, число случаев деформации обсадных колонн достигает на нефтяном месторождении Бузовны-Маштаги (Азербайджан) - 1699, на Шебелинсксм гззоконденсатном месторождении (Украина) - 260, на Балахны-Сабунчи-Романинском месторождении (Азербайджан) - 3200, на нефтяном месторождении Уилмингтон (США) - 300, по группе газоконденсатных месторождений Кубани - 600 и т.д.

Проблеме разгерметизации скважин уделяли значительное внимание многие отечественные исследователи: И.Н. Стрижов, Б.Б. Лапук, В.П. Савченко, И.И. Смирнов, Г.М. Саркисов, М.Т. Еременко, Н.В. Черский, В.Н. Виноградов, B.C. Черномырдин, Н.К. Байбаков, HAI Сидоров, АА. ' Мамедов, Е.Г. Леонов, Б.С. Филатов, А.И. Филатов, ГА Зотов, ВА Черных, Г.Г. Жиденко, М.А. Тупысев, В.И. Олекоок, К.Я. Фоменко, И .А, • Фоменко и многие другие.

Анализ исследований, посвященных выяснению причин, вызывающих разгерметизацию обсадных колонн, показывает, что в настоящее время основными из них считаются различные виды радиальных нагрузок на трубы.

Основным способом ликвидации негативных последствий радиальных нагрузок в настоящее время является увеличение запаса прочности обсадных

труб (толщины ¡и стенок). Детальный анализ исследований, обосновывающих разгерметизацию _ скваааш воздействием на обсадныг трубы радиальных нагрузок, приведен в ншш работах ¡30; 31; 34; 38; 39; 44]. • -----

Ни к коей мере не отрицая значимости з-казанпых исследований к »•»едретш» в промьтеловро практику методов снижения негативных гоздр.йсгвнй ралналыц.;;: нагрузок на обсадки; трубы, отмстим, что в большинстве случаев эффекта от их применения не получено.

' Кроме того, гтромь'глок;«; практика зоказыглгт, тте ?hwît«!m«>o чнеде деформашад обсадных колонн (или их отсутствие) нельзя объяснить с позиций рассматриваемы: выше радиальных нагрузок, величина которых адекватна горком)' дгЕЛ-.шю на глубине погружения труб.

К ним относятся: резкое сокращение числа деформаций или îk полное отсутствие в залежах, разработка которых сопровождается актжгшм •ьи>пл*с»«л\. '.TiplTo-8o.ionaiîupi:crc' ук^к*«» и Гфи поддержан"»! пластового ч,>. н..'-а_::,ного гртеч завиднеши*; дефо1,ш облаяны?:

::с'|о:,н СьвгхлК, грен-'руюшж ¿а::-«!, г;»иур«*>г;игы» -1" ;:':астч:». ' с if : имг.;и.ч аз и»скач?гге ictus r.*iy5;ui-v:; деформаци« u;it.ajriux у шоп ;invc'i-n.iMo небольших глуб.-шел з "r:rvoo;ai>" сщышгх :- т.д.

Нами к:с?гп: вьвои»нм «чметяюшися в релргзотпг нефтяных

и гизойЫл залс::::й н-* у'-пг.к^мы? Д1. ci;- по;, гн г, одной из .■'и: ■ к (и^лсй vvnce и практике методик прочносгаых расчетов

Указанные осевые нагрузки возникают в обсадных трубах вследствие оседикия земной псмрхиссти, вызванного дренированием нефтяных и

геологии и промысловой npùia;;Ki. Та:;, -^¡-гп^ьно, Пчтсчзаечцое

оседание земной поверхности на ряде отечественных и зарубежных месторождений колеблется от долей метра (Сураханы, Азербайджан - 0.82 м) до 12 метров (Саур-Лейк, США).

По данным В.М. Добрынина, осадка земной поверхности месторождения Братуны (Чечня) равно 2.56 м, Шебелинского газококденсатного -------- -месторождения (Украина) - 2.39 м и т.д. (30].

Механизм разгерметизации обсадных колонн эксплуатационных скважин, по нашему мнению, следующий.

В результате деформации пласта-коллектора (оседания земной поверхности) на эксплуатационную колонну начинают действовать осевые нагрузки. По существу, холонна в данном случае работает как стержень круглого сечения с защемленным неподвижно нижним концом и с верхним концом, защемленным в подвижной опоре. Возникающая под действием осевых нагрузок Эйлерова сила вызывает продольный изгиб колонны и в дальнейшем приводит к ее смятию или порыву.

Нами выведены формулы, позволяющие рассчитать величину осевых напряжений, возникающих в обсадных трубах вследствие указанной выше причины. Расчеты показывают, что при осадке земной поверхности на 2 метра величина этих напряжений достигает 100 МПа и более [30; 37; 41; 44].

Кроме того, на сконструированной под нашим непосредственным • руководством экспериментальной установке получены результаты, полностью подтверждающие изложенное выше [30; 44].

Эксперимент показал, что кроме изгиба труб под действием осевых нагрузок, в трубах возникает крутящий момент, вследствие которого происходит разгерметизация резьбовых соединений обсадных труб [44].

Из изложенного следует, что необходим новый инженерный подход к ■ конструированию и строительству скважин с учетом осевых нагрузок, вызванных оседанием земной поверхности. Промысловая практика и расчеты показывают, что при современных методах строительства скважин

их обсадные колонны будут неизбежно разгерметизированы независимо от толщины их стенок п от тото, «.тампонировано или нет пространство между сте.:-ьсгчи сюлжккы и обсадной колонкой [37].

Нами предложены конструкптги сктахии. предусматривающие компенсацию указанных ссегнх напряжений в обгатеыу труба*. Суть ж заключается в строительстве сюзажин с телес:-,'0"пгч<"с1'0й "компоновкой'' труб обсадное колонны, позиодяющей свободное r.cpc.Mfuwnie биич cScasnr: тгуб [10] и ч еппании полостей под башмаками обсадных колонн для той же цели ¡¿5).

Выявление осевых нагрузок на обсадные колонны эксплуатационных скважин, обусловленное проседанием земной поЕгрхности, вызвало появление на свет целого пакета технических решений на уровне изобретений, сводящих к минимуму опасность разгерметизации скважин.

При непосредственном участии автора разработаны способы ремонта

.;5; 1S1.

На Hr"t-.::.':::!t',vcM чгс/г.;>-.л^,;гник Украшы реализига^.ы ярегпсжтниыг нами cuocoöw д-ф-.г'пироь-нкрЮ полепи i2Q"; н контроля за in:

состоянием ¡27].

Tai;, и ciCBi/Jv» ' с-.'Влстгтг с флнорпй (полученной в

.ироцссм и,;«.-. .!•.,-;••%»! »-.Ы с иН|СШиогрд:.:м.>.'Ш. пля^пм^чн г

процессе эксплуатации скважины, были обнаружены опасные продольные изгибы оссадной колонки ¡29].

ч-'огн;;; .v. ж.,не CiL: v>K о*.'::';:;;oft колонны

я г™дпопе?(Ьораторзми под .ним Сыл ;уьц.ф г^бинок 3 weipi.

Замеров цуроьег:- I'iw^'chk Gj.'Tü определено .uycuamie оЗсазисй колонны в зумпф на глубину 2 метра, а снятая ломе лроьедения реь^лткых

работ инхлиногр амма показала отсутствие в обсадной катонне продольных изгибов [46].

Нами установлено, что основной причиной возникновения межколонных газопроявлений в скважинах является "разгрузка* залежей от избыточного (по сравнению с гидростатическим) давления "всплывания газа", " отмечённотоНВ.П. Савченко й "хараетермующепГ "процесс" форшфования залежей.

Возникающие в этот период осевые нагрузки приводят к продельному изгибу, вызывающему разгерметизацию резьбовых соединений обсадных труб.

В связи с этим, для предупреждения возникновения межколонных газопроявлений (или хотя бы сокращения их числа) следует рекомендовать разбуривать залежи и вводить в эксплуатацию скважины егт периферии к центру, а не так, как это делается в отечественной газопромысловой практике - от центра к периферии.

Это положение обусловлено тем, что в наиболее "высоких" центральных частях залежи величина давления "всплывания газа", зависящая от этажа газоносности, максимальна, а на периферии залежей она близка к нулевому значению.

Следовательно, опасность возникновения межхолонных газопроявлений в • периферийных скважинах весьма незначительна, что подтверждается анализом промысловых данных.

Разбуривание центральных участков залежей и ввод их в промышленную эксплуатацию следует производить после того, как величины средневзвешенного по объему залежи и гидростатического давлений сравняются между собой.

Анализ промысловых данных показывает, что существенную роль в проблеме газоотдачи залежей природных газов играет качественное освоение эксплуатационных скважин. Особенно важно качественно осваивать

скважины, дренирующие одним фильтром залежи, просроченные к пластам с глинистыми прогложи.

Рассмотрим данные исследования скважины Л? 28 Ленинградского месторождения Краснодарского края, проведенные 1 октября 1963 года экспедицией Казанского Государственного Университета под руководством профессора К.Н, Непримерова.

В процессе исследования было выявлено, что из 143.5 фильтра ' скважины отдавало газ только 0.2 л участкя нижней части коллектором верхней продуктивной пачки.

Суточный дебит газа из такого интервала составлял 170.0*103 м3, что и привело к быстрому обводнению екзажкны, находящейся в наиболее высокой части залежи. В результате скважина была переведена на ' дренирование только первой, верхней пачки, а нижние четыре продуктивных горизонта бйи.и изолирог.атттт установленным ? скважине цементным молем [81,.

3 значительной степени снизили гпзоотдачу месторождений Кубани проводимые на скважинах капитальные ремонты по изоляции пластовых вел. 'Гак, только на Ленинградском месторождении изолировались от дренирования горизонты, из которых был получен приток газа той или иной производительности совместно с пластовой ведой.

Очевидно, что если бы эксплуатация этих горизонтов продолжалась до "одного обводнения скважин, то газоотдачя м-.сторокзения в целом существенно увеличилась ¡8; 39].

В работах [32; 33] нами приведены основные параметры промысловых трубопроводов и сепараторов, которые тэкже неебходтгмо у-штагт. с точки прения ггзоотдлчи при проектировании разработки и зкешгуатадии зллезкей природных газов.

Раздел IV

Некоторые технико-эхономнческие аспекты рассматриваемой проблемы.

Из всего изложенного выше следует, что отход от общепринятых в мировой практике методов разработки и эксплуатации привел к резкому (приблизительно на 30-40% ниже мирового уровня) снижению газоотдачи залежей, разработка которых сопровождается активным проявлением упруго-водонапорного режима. ■'• В условиях перехода от плановой к рыночной экономике, такие потери газа наносят значительный экономический ущерб РАО "Газпром", т.к. "голубое золото" перестало быть самым дешевым источником энергии.

Кажущаяся экономия на сокращении числа эксплуатационных скважин оборачивается в конечном счете значительными затратами на бурение дополнительных скважин в процессе эксплуатации залежей.

Так, запроектированное число скважин для дренирования залежей Ленинградского месторождения составляло 35 единиц, равномерно расположенных по площади газоносности.

В свете новой концепции разработки залежей природных газов количество скважин было сокращено на 14 единиц. Экономический эффект в ценах 1960 года составил 1 миллион рублей. Но в дальнейшем, в целях увеличения газоотдачи и в связи с обводнением на месторождении было пробурено дополнительно 82 скважины, а конечная газоотдача составила только 56% от начальных запасов газа.

Аналогичная ситуация сложилась и на Шебелинском месторождении Украины. Проектом разработки было предусмотрено к концу периода постоянной добычи (конец 1971 года) пробурить на месторождении 418 .скважин, из них 380 эксплуатационных и 38 резервных и наблюдательных. Фактически на конец 1971 года было пробурено 458 эксплуатационных скважин, а на июль 1979 года (конец разбуривания месторождения) - 650, из

них 607 - эксплуатационных. Такая же тенденция отмечается практически на всех разрабатываемых месторождениях СНГ.

Существенный экономический ущерб причиняет разгерметизация обсадкьг: колонн эксплуатационных скважин.

Так, по американским данным, деформация обсадных колонн в трехстах скважинах мееторожзения Уилмингтон причинила убыток ь 100 миллионов долларов.

Реализуемое на практике увеличение запаса прочности (толщины стенок) обсетптх тру* принодит к кбаправкгаюму г?ото.чу меггалла. Еще в 1Р55 год;' Г.Т. Овнататгов подсчитал, что экономия только одного миллиметра толщины стенок обсадных труб составит около 200 тысяч тонн стали за 1955-1960 годы. (Г.Т. Овнатаяов " О конструкции скважин", 1955 г.).

Анализ промысловых данных по ремонту разгерметизированных обсадных колонн скважин Каневского ГПУ ПО "Кубаньгазпром" показал, что затраты г;\..;;./г.' ,■::■ r->: ¡c5o"i ruci t~Wít 61.7% от efímero времени ремонтных "lóo*

...с:.";' , .л- ÍVNÍGI-,!-; i-.'.B.axnni.i с

■ VÍ'ÍOV кслскаой в 2.7 разз SÜLHC, чем

С' :.г.;;'.рнс: затолченное на ьсе работы по ;;?п;гг-*;т.!:ич и

psiícir-ам c;i¡;:.:-"h:í Каыьскою ; ЛУ, ссетззило за яеркод г I ? '06! no 1 янваоя 19S3 -.56126 дней, или 153 года 9 месяцев 6

колоннами приходится 96 лет 11 месяцев 22 дня.

За рс.гсчстргит'пгй выше период затраты на все капитальные ремонты

'. ' <• :!?ы»ч.»г. ГГГ' --«ч г.:.н.>ь : ""т~'г 10QS. т»у» 30 миллионов рублей

:"i . ';.. ■ . ; ¡; р. ■ • ■:";" ■■v ' ~ с р^ттр-

метизацией скважин, что составляет 65% от общих затрат на ремонтные работы.

Необходимо отметить, что в затраты не включены: общая стоимость 34-х ликвидированных скважин, которые не удалось отремонтировать (средняя стоимость скважин Каневского ПТУ в ценах тех лет 4.2 миллиона рублей) и затраты на-геофизические исследования,-проводимые-в процессе ремонтных работ.

Кроме того, в процессе проведения этих работ в скважинах осталось неизвлеченными 18 тысяч метров насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм [36].

В заключение отметим, что разгерметизация скважин резко ухудшает экологическую обстановку в районах разработки залежей природных газов. Последнее обстоятельство приобретает особое значение в связи с разработкой месторождений, имеющих в составе пластового газа содержание различных токсичных примесей, в первую очередь - сероводорода (Оренбургское и Астраханское месторождения).

ВЫВОДЫ

1. Разработана новая (с учетом рыночной экономики) "Классификация ресурсов и запасов нефти и газа", предусматривающая официальное утверждение коэффициентов газостдачц залежей природных газов.

2. Внесены коррективы в методику подсчета запасов газа по падению пластового давления, сводящие к минимуму искажение результатов подсчета.

3. Показано, что газоотдача залежей природных газов является комплексной технико-экономической проблемой, охватывающей весь цикл геолсго-промысловых работ - от подсчета запасов до прекращения

эксплуатации и формируется практически с момента ввода в эксплуатацию ¡ервой скважины.

4. Выянлсны основные причины, снижающие газоотдачу залежей ¡риродных газов и разработаны методы их устранения (сведения к (инимуму).

5. Выявлены до сих пор не учитываемые ни в одной из прочностных ^счетных методик обсадных колонн осевые нагрузки, следствием которых вляется разгерметизация скважин.

6. Создана методика расчета осеьых напряжений, деформирующих бсадные колонны эксплуатационных скважин.

7. разработаны на уровне изобретений и внедрены в практику способы емонта деформированных обсадных колонн эксплуатационных «зажин.

8. Разработаны на уровне изобретений и внедрены в промысловую

рактику способы контроля за техническим состоянием обсадных колонн каажин.

9. Разработаны на уровне изобретешь способы проводки и сооружения кважин, сводящие к минимуму возможность их разгерметизации.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Требин Ф.А., Савченко В.В. Об определен™ режима работы газовых .естрожденлй по кривым паления пластового давления // Новое в теории азработки к эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений.-1: ВНИИОЭНГ. 1966.-Т.Н.Т.О. Серия: Газовое дело,- с. 104-107.

2. Требин Ф.А., Савченко В.В. Об одной задаче расчета формы ззоводяного контакта, образующегося при поступлении впды в газовую 1лсжь // Новое в теории разработки и эксплуатация газовых и

газоконденсатных месторождений.- М.: ВНИИОЭНГ. 1966.-Т.Н.Т.О. Сери Газовое дело,- с. 107-109.

3. Требин Ф.А., Савченко В.В. Анализ режима работы Ленинградски газоконденсатного месторождения по геолого-промысловым данным , Новое в теории разработки и эксплуатации газовых и газоконденсаггнь месторождений.- М.: ВНИИОЭНГ. 1966.-Т.Н.Т.О. Серия: Газовое дело.-109-117.

4. Лапук Б.Б., Савченко В.В. К вопросу определения режима работ газовых залежей по геолого-промысловым данным // Газовое дело

■ М.:ВНИИОЭНГ. 1970.-Р.Н.Т.С.-выпусх 3.- с. 4-7.

5. Савченко В.В. Распределение пластового давления в зон • первоначального положения газоводяного контакта после обводнен»

продуктивной зоны залежи// Газовая промышленностъ.-1970.- 8.-е. 5-7.

6. Савченко В.В. К вопросу о разработке многопластового месторождени " в условиях упруго-водонапорного режима/Дазовое дело.-М.:ВНИИОЭН]

1972.-Р.Н.Т.С,- выпуск 10,- с. 9-12.

7. Савченко В.В., Степанов Н.Г., Царев В-А. Анализ разработк Ленинградского газоконденсатного месторождения Краснодарского края М.: ВНИИЭГазпром.1972.-6б с. Т.Н.Т.О. Серия: Геология, разведка разработка газовых и газоконденсатных месторождений.

8. Савченко В.В. Влияние геологичесхих и промысловых факторов I конечную газоотдачу месторождений.-М.:ВНИИЭГазпром.1975.- 49 е.. Н.Т.С Серия:. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатнь: месторождений.

9. Савченко В.В. Разработка многопластового газового месторождения резко различными по размерам залежами//Разработка и эксплуатаци газовых и газоконденсатных месторождений. Тр. МИНХ и ГП. им. Губкина.-1976.-выпуск 116.- с. 13-21.

10. Савченко В.В. 'Влияние выноса песка из призабойной зоны сплуатационньгх скважин на газоотлачу//М.:ВНИИЭГазпром.1977.Р.С. :рия: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных меего-ждений,- вьшуск N2 4,- с. 8-15.

11. Коротаев Ю.П., Закиров С.Н., Леонтьев ИА., Савченко В.В. Наиболее лно извлекать углеводородное сырье из кедр//М.:ВН1ШЭГазпром.1977. Z. Серия: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных место-ждений.- выпуск № 11.- с. 16-21.

12. Филинов М.В., Савченко В.В., Пягибрат В.П. Взаимодействие :огопластовых газовых месторождений, приуроченных к единой астововодонапорной системе//Разработка и эксплуатация месторождений иродкых газов. Тр. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина.-1978.- выпуск 121.- с. •48.

13. Зыкин М.Я., Козлов В.А., Савченко В.В. Подсчет запасов газа по ежам с проявлением упруго-водонапорного режима на раннем этапе :плуатации// М.:ВНПИЭГазпром.1979.-Р.И. Серия: Разработка и плуатация газовых и газоконденсатных месторождений.- вьшуск 4.-е. 1-4. [4. Савченко В.В. Уточнение геологического строения залежи по ультатам газогидродинамических исследований скважин//М.: ИИЭГазпром. 1981 Р.И. Серия: Разработка и эксплуатация газовых и зконаенсатных месторождений.-выпуск 9.- е. 20-24.

5. Коротаев Ю.П., Иванова М.М., Басниев К.С.. Гуревич Г.Р., Гутман Саьченко В.В., Бр\силозский А.И. Фазовое состояние пластовой смеси

залежах подсолевых карбонатных отложений Астраханского торождения// Нефтяное хозяйство.-1983. - 2. - с. 36 - 38.

6. Савченко В.В. Газоотдача // Горная эншислолсдия.-М.Советская иклопедия. - 1984. - том I. - с. 498.

7. Савченко В.В., Критская СЛ. Уравнения материального баланса, »ференциальные уравнения нстошения газовой залежи//Добыча,

подготовка и транспорт природного газа и конденсата. Справочное руководство,- М.: Недра. 1984. - том I. - с. 286 - 287.

1S. Савченко В.В. Основные периоды разработки газовых и газоконденсатных месторождений//Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата.Справочное руководство,- М.: Недра. 1984,-том I,- с. 287-289. -.............- - —......- -...............

19. Савченко В.В. Системы размещения скважин по площади газоносности месторождений природных газов//Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата.Справочное руководство,- М.: Недра. 1984,-том 1.-е. 289-292.

20. Савченко В.В. Критская CJI. Определение основных показателей разработки газовых месторождений при газовом режиме//Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата.Справочное руководство.- М.: Недра. 1984,-том I.- с. 292-296.

21. Савченхо В.В. Определение показателей разработки газовых месторождений в условиях проявления водонапорного режпма//Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. • Справочное руководство.- М.: Недра. 1984,-том I.- с. 296-300.

22. Савченко В.В. Особенности разработки и эксплуатации многопластовых газовых месторождений//Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. Справочное руководство,- М.: Недра. 1984,-том I,- с. 300-301.

23. Савченко В.В. Особенности проектирования разработки газоконденсатных месторожд;ннй//До5ыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. Справочное руководство,- М.: Недра. 1984,-том I,- с. 301-307.

24. Савченко В.В. Газоотдача месторождений природных газоз//Добыча, подготовка и транспорт природного, газа и конденсата. Справочное руководство,- М • Недра. 1984,-том I,- с. 307-3C9.

25. Савченко В.В., Захироз С.Н., Соловьев Н.М., Олексюк В.И., Савченко К.В., Аврамгнко А.И., Фоменко К.Я. Способ установюг колонны обсадных труб в сквгхккс. A.c. СССР 1323701. Приоритет 26.03. 1986.

26. Тупысев М К., Жиденко Г.Г., Савченко В.В. Способ прсьодкк эксплуатационные скеакж. A.c. СССР 1469074. Приоритет 19.09. 1926.

27. Чгккоов С.К,, Олексюк В.И., Савченко В.В. Тупысев M.IC, Жиденко Гл., Фоменко К.Я. Способ определения технического состояния колонны оЗсдйлых труб в сквазад.*. A.c. СССР 1420145. Приоритет 1S.G1.13S7.

28. Фролов Е.Е., Савченко В.В. Обсадная колонна. A.c. СССР 1541365. Приоритет 02.02.1987.

29. Савченко В.В., Олексюк В.И., Тупысев М.К, Фоменко К .Я., Аврамеюсо АН., Жиденко Г.Г., Славянский АА, Савченко Н.В. Способ ремонта колонны труб в скважине. Ас. СССР 1479614. Приоритет 29.0^.1937.

30. С?.ечснг:с В.В.. Олексюк В.И., Жиденко Г.Г., Тупые» М.К., Фоменко к..«.. Устойчивость обевдвкх экепдузгпщионпых колонн.-М.: ЭНЦНЗГэзг.ро'.?. ¡933.-35 с. О.И. Серия: Еуретше газовых и гагоконд.ясгтиых склажки.-скпуск 2.

31. Черский Н.В., Виноградов В.К., Жиденко Г.Г., Савченко В.В., Тупысев М.К. Влияние осадки горных пород на подземные сооружения при извлечении флюидов из продуктивных пластов// Доклады АН СССР. 1988. То;-: Ж». 2.- с. 1 ] 3 —116.

32. Савченко В.В. Промысловые трубопроводы// Горная энциклопедия.-М.: Советская энциклопедия.-1989,- том 4.-С.257-258.

33. Савченко В.В. Сепарация газа//Горная эшшклопелип.-М.: Советская зншклог<елии.-19$9.- точ -с.520-521.

34. Черский Н.В., 'Виноградов В.Н., Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Тупысев М.К. Повышение устойчивости обсадных колонн скважин// Газовая промыщденнссть.-1989.- 1.-е. 44-46.

35. Тупысев М.К., Савченко В.В., Жиденко Г.Г. Способ контроля за разработкой газовой залежи. А.с. СССР 1640377. Приоритет 28.04. 1989.

36. Виноградов В.Н., Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Игнатенко Н.П., Тупысев М.К., Криворучко Е.П., Буланкин Г.А. Капитальные ремонты скважин с деформированными обсадными колоннами// Передовой производственный и научно-технический опыт, рекомендуемый для внедрения в газовой промышленности.-М.: ВНИИЭГазпром.1989.-И.С.-вьшуск 1.-е. 20-23.

37. Черский Н.В., Виноградов В.Н., Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Тупысев М.К., Криворучко Е.П., Булашош ГА Деформация обсадных колонн эксплуатационных скважин месторождений Северного Кавказа,-М.гВНИИЭГазпром. 1989.-44 с. О.И. Серия: Бурение газовых и газоконденсатных скважин, 1989.-Быпуск 3.

38. Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Коротаев Ю.П., Олексюк В.И., Криворучко Е.П., Фоменко К~Я. Энергосберегающую режим надежной эксплуаташш газовых и газоконденсатных скважин.-М.:ВНИИЭГазпром. 1989.-31 с. О.И. Серия: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.-выпуск 8.

39. Жиденко Г.Г., Савченко В.В., Панфилов М.Б., Игнатенко Н.П. Влияние качества сооружения и числа эксплуатационных скважин на газоотдачу продуктивных горизонтов.-М.:ВНИИЭГазпром. 1989.-36 с. О.И. Серия: Бурение газовых и газоконденсатных скважин.- выпуск 10.

40. Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Тупысев М.К., Савченко Н.В. К вопросу опробования разведочных скважин газовых и газоконденсатных месторо:кдгний, залежи которых приурочены к карбонатным коллекторам с низкими значениями фильтрационно-емкостных свойств// Проблемы бурения скважин и разработки нефтяных и газовых месторождений. Сб. научн. тр. МИНГ им. И.М. Губкина.-1989.-выпуск 214.- с. 110-120.

41. Савченко В.В., Фоменко ИА Расчет оседания земной поверхности к деформации обсадных эксплуатационных колонн скважин Шебелинского газоконденсашого местсрождения// М.:ВНИИЭГазпром. 1990,- Э.И. Серия: Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений,- выпуск 2.-е. 12-16.

42. Виноградов В.Н., Савченко В.В., Жга«псо Г.Г., Славянский А.А., Тупысев М.К., Олексюк Б.И., Басарыпш Ю.М. Техногенные деформационные процессы при разработке нефтегазовых месторождений// Доклады международной конференции по разработке. газоконденсатных месторождений. Секция 2. Вскрытие и крепление газоконденсатных скважин,- Краснодар: 1990.-е. 50-53.

43. Vinogradov V.N., Savcheako V.V., Zhidenko G.G., Slavianskiy AA, Tupysev M.K., Oleksiuk V.I., Basarygin Yu-M. Technologeneous defonnationac processes during development of oil-gas fields, International Conference Development of gascondensate fields, Abstracts of reports, Krasnodar, May 29-June 2, 1990, p.128.

44. Виноградов B.H., Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Славянский АА, Тупысев М.К., Олексюк В.И., Фоменко ИА Причины деформации обсадных колонн эксплуатационных скважин (межколонные гззопроявления).-М.: ВНИИЭГазпром. 1990,- 47 с. О.И. Серия: Бурение газовых л газококденсаткых скважин.

45. Виноградов В.Н., Черномырдин B.C., Жиденко Г.Г., Славянский АА, Тупысев М.К., Савченко В.В., Ремизов В.В., Облеков Г.И., Середа М.Н. Способ сооружения скважин. Ac. СССР№ 175028S. Приоритет 24.08. 1990.

46. Савченко В.В., Жиденко Г.Г., Тупысев М.К., Олексюк В.И., Фоменко К.Я. Способы диагностики техшгческого состояния и ремонта скважин в процессе проявления техногенеза// Тезисы докладов научно-технической конференции. Проблемы экологически безопасных технологий разведи!,

разработки и эксплуатации глубокопогр уженных месторождений со сложным составом гиастовой смеси. Тез. докл.: Астрахань. 1991.- с. 8-9.

47. Виноградов В.Н., Черномырдин B.C., Жиденко Г.Г., Славянский АА, Тупысев М.К., Савченко В.В., Басарыгин Ю.М., Ильин А.Ф., Овчинников Н.Т. Способ сооружения и эксплуатации скважин. A.c. СССР >« 4939862,

48. Виноградов В.Н., Черномырдин B.C., Тупысев М-К., Славянский АА, Савченко В.В., Мещеряков C.B., Жиденко Г.Г., Макаренко П.П., Басарыгин Ю.М., Черненко AM., Облеков Г.И., Середа М.Н. Способ герметизации обсадной колонны. A.c. СССР № 4944154, Приоритет 29.04. 1991.

49. Лисовский H.H., Немченко H.H., Зыкин M .Я., Гриценко АН., Лещенко В.Е., Дворецкий П.И., Шульженко Л А, Вагин С.Б., Гутман И.С., Савченко В.В., Чоловский И.П., Жабрез И.П., Пономарева ИА, Халимов Э.М., Кожевников И.И., Пороскун В.И., Павлов Н.Е., Панов В.Ф.,Шелепоз

B.В. Совершенствование классификации ресурсов и.запасов нефти и газа,-М: ГАНГ им. И.М. Губкина. 1994.- 95 с.

50. Двуреченский В.А., Лисовский H.H., Ульянов B.C., Толкачев М.В., Немченко H.H., Зьташ М.Я., Щербаков В.П., Мазур В.Б., Ремееэ O.A., Лещенко В.Е, Гриценко АН., Дворецкий П.И., Шульженко ПЛ., Вагин

C.Б., Гутман И.С., Савченко В.В., Чоловский И.П., Жабрез И.П., Пономарева ИА., Семенов;« Б.В., Еременко КА, Юдин Г.Т., Халимов Э.М., Кожевников И.И., Хафизов Ф.З., Пороскун В.К., Павлов Н.Е., Панов Б.Ф., Шелепов Б.В. Классификация ресурсоз и ззл^соз нефти я газа. Проект//Совершенствование классифщсашш ресурсе» и запасоа нефти и газа.-М.:ГАНГ им.-K.M. Губкина. 1994.-е. 84-91.

Приоритет 20.03. 1991.