Автореферат (Выбор оптимального заканчивания скважин для разработки метаноугольных месторождений)

На правах рукописиЯн ИнВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИНДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕТАНОУГОЛЬНЫХМЕСТОРОЖДЕНИЙСпециальность 25.00.17 – «Разработка и эксплуатация нефтяныхи газовых месторождений»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20202Работавыполненавфедеральномгосударственномавтономномобразовательномучреждениивысшегообразования«Российскийгосударственный университет нефти и газа (национальный исследовательскийуниверситет) имени И.М. Губкина».Научный руководитель:Хайдина Мария Павловнакандидат технических наук, доцентОфициальные оппоненты:Лихушин Александр Михайловичдоктор технических наук, ООО «Всероссийскийнаучно-исследовательский институт природныхгазов и газовых технологий- ГазпромВНИИГАЗ», главный научный сотрудникЦаган-Манджиев Тимур Николаевичкандидат технических наук, Федеральноегосударственное бюджетное учреждение наукиИнститут проблем нефти и газа Российскойакадемии наук (ИПНГ РАН), научный сотрудникВедущая организация:ООО «Газпром проектирование»Защита состоится 26 марта 2020 г., в 17 час.

00 мин. на заседаниидиссертационного совета Д 212.200.15 на базе федерального государственногоавтономного образовательного учреждения высшего образования «Российскийгосударственный университет нефти и газа (национальный исследовательскийуниверситет) имени И.М. Губкина» по адресу: 119991, Москва, Ленинскийпроспект, д. 65, корп. 1., ауд. 323-9.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотекеРоссийского государственного университета нефти и газа (национальногоисследовательского университета) имени И.М.

Губкина и на официальном сайтеhttp://www.gubkin.ru/.Автореферат разослан «» январяУченый секретарьдиссертационного совета, доценткандидат технических наук2020 г.Богатырева Елена Викторовна3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияВ последние годы в Китае быстрый рост энергопотребления вызванразвитием экономики страны, что привело к увеличению импортаэнергоносителей, а также серьезным экологическим проблемам.

В связи с этим,представляя один из самых перспективных чистых источников энергии, метанугольных пластов (МУП) играет одну из важнейших ролей в энергетическойстратегии Китая, который обладает огромными запасами угля. Добыча МУП впромышленных масштабах имеет большое социальное, экономическое иэкологическое значение. В соответствии с «Планом по добыче метана угольныхпластов на 13-ю пятилетку (2016-2020 гг.) Китая» объем добычи метанаскважинными методами к 2020 году будет достигнут 10 млрд м 3 в год, 83% изкоторого будет сконцентрировано в угольных бассейнах Ordos и Qinshui.Однако, скважина, добывающая МУП, обычно характеризуется низкимдебитом.

Выбор способов заканчивания скважин важен и делается взависимости от различных геологических и пластовых условий. В мировойпрактике для добычи МУП применяют различные способы заканчиванияскважин, каждый из которых имеет как практические преимущества, так иограничивающие его применение недостатки. Правильный выбор обеспечиваетповышение эффективности разработки.К настоящему времени недостаточно глубоко изучен вопрос выбораоптимального заканчивания скважин для разработки метаноугольныхместорождений.

Ранее либо изучали этот вопрос только на качественном уровне,либо рассмотрели только влияние проницаемости и мощности угольныхпластов на показатели разработки и учли далеко не все факторы, влияющие наэффективность заканчивания. Поэтому выбор оптимального заканчиванияскважин для добычи МУП носит несистемный характер. Актуальностьпредлагаемойработыобусловленанеобходимостьюформированиякомплексного подхода к выбору оптимального заканчивания скважин длядобычи МУП, позволяющего учитывать не только экономические, но итехнологические показатели разработки месторождений и риски, возникающиепри заканчивании скважин.Цель работыРазработка методики выбора оптимального способа заканчивания скважиндля повышения эффективности разработки метаноугольных месторождений (напримере участка QD бассейна Qinshui Китая).4Основные задачи исследований1.

Изучение опыта в странах, где ведется промышленная добыча МУП, ианализ особенностей применения разных способов заканчивания скважин дляразработки метаноугольных месторождений.2. Разработка алгоритма определения размера каверн в шестипараметрических скважинах, пробуренных на исследуемом участке QDбассейна Qinshui.3. Определение геометрических параметров трещин, создаваемых вугольных пластах при гидроразрыве пласта (ГРП) на участке QD.4. Обоснование рекомендаций по применению U-образных и перистыхскважин для добычи метана на участке QD.5.

Изучение влияния тектонических структур на добычу МУП наисследуемом участке и определение зависимости дебитов газа от расстояниязабоя скважины до разлома.6. Анализ чувствительности эффективности разработки месторождений кразличным параметрам угольных пластов и выполнение экономической оценкиэффективности разработки при применении разных способов заканчиванияскважин.7. Разработка комплексного подхода к выбору оптимального заканчиванияскважин для добычи МУП.Методы решения поставленных задачПоставленные задачи решались на основе анализа и обобщениясуществующих научных публикаций по рассматриваемой тематике,моделирования ГРП с помощью симулятора FracproPT (Pinnacle), трехмерногогидродинамическогомоделированияразработкиметаноугольныхместорождений с применением программного обеспечения Eclipse(Schlumberger). При оценке степени риска, возникающего при примененииразных способов заканчивания скважин, использовалась программа «FreeFta»для проведения анализа дерева отказов для идентификации и анализа рисков.При расчетах технологических параметров и экономических показателейразработки использовалась программа Microsoft Excel.Научная новизна1.

Разработан алгоритм, позволяющий определить размер каверны призаканчивании скважин с кавитацией для добычи МУП. Предложенныйалгоритм на исследуемом участке дает сходные результаты с промысловымиданными, получаемыми от соседнего участка этого бассейна с помощью5каротажа.2. Разработан подход к оптимизации параметров U-образных и перистыхскважин для добычи метана на участке QD на основе многовариантноготрехмерного гидродинамического моделирования разработки, позволяющийсформулировать рекомендации по проектированию U-образных и перистыхскважин для добычи МУП.3. Согласно расчетам, выполненным на гидродинамических моделях,определено влияние различных параметров угольных пластов на эффективностьразработки.

Построенная в результате анализа чувствительности диаграммапозволяет быстро упорядочить параметры пласта по степени их влияния приприменении различных способов заканчивания скважин, что является особоважным для проведения выбора способов заканчивания.4.

Выявлено влияние тектонических структур на распределениеметаноносности угольных пластов по площади исследуемого участка, и напримере рассматриваемого участка впервые установлена зависимость среднихза весь период разработки дебитов газа от расстояния забоев скважин доразлома, позволяющая оптимизировать схему размещения скважин.Основные защищаемые положения1. Разработанный алгоритм расчета радиуса каверны при заканчиваниискважин с кавитацией для добычи МУП.2. Выполнение анализа особенностей применения разных способовзаканчивания скважин и предложенный подход к оптимизации параметровU-образных и перистых скважин для добычи МУП на исследуемом участке.3.

Оценка влияния различных параметров угольных пластов наэффективность разработки и построение лепестковой диаграммы дляотображения результатов анализа чувствительности для всех способовзаканчивания скважин.4. Методика разделения участка месторождения на отдельные зоны дляпроведения выбора способов заканчивания скважин на основаниипроизведений плотности ресурсов метана на проницаемость угольных пластови с учетом влияния тектонических структур на добычу МУП. Оценка влияниятектонических структур на распределение метаноносности угольных пластовпо площади исследуемого участка и определение минимального расстояния отзабоев скважин до разлома для рентабельной добычи метана.5. Комплексный подход к выбору оптимального заканчивания скважин дляразработки метаноугольных месторождений на основании многовариантного6трехмерного гидродинамического моделирования, экономической оценкиразработки месторождений и оценки степени риска применения способовзаканчивания скважин.Теоретическая и практическая значимость работы1.

Предложен алгоритм расчета диаметра каверны при заканчиваниискважин с кавитацией, который позволяет оценить ожидаемый размер каверныв зависимости от механических свойств пород, фильтрационных емкостныхсвойств и начального напряженного состояния пород.2.

Обоснованы оптимальные параметры U-образной и перистой скважин,полученные результаты могут быть использованы для проектированиязаканчивания горизонтальных скважин для добычи МУП.3. Предложен комплексный подход к выбору оптимального заканчиванияскважин для добычи МУП на основе совокупного учета следующих факторов:экономические, технологические показатели разработки месторождений, риски,возникающие при заканчивании скважин.4.

Разработанный подход к выбору оптимального заканчивания скважинможет использоваться специалистами нефтегазовой отрасли для прикладногоприменения в подобных задачах при проектировании заканчивания скважин длядобычи МУП.Апробация работыОсновныеположенияирезультатыдиссертационнойработыдокладывались и обсуждались на международных и всероссийских научныхконференциях и семинарах: XII всероссийская научно-техническаяконференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплексаРоссии», (Москва, 12-14 февраля 2018 г.); 72-я международная молодежнаянаучная конференция «Нефть и газ - 2018», (Москва, 23-26 апреля 2018 г.);Научный семинар факультета разработки нефтяных и газовых месторожденийРГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.