Диссертация (Выбор оптимального заканчивания скважин для разработки метаноугольных месторождений)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА»На правах рукописиЯн ИнВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН ДЛЯРАЗРАБОТКИ МЕТАНОУГОЛЬНЫХМЕСТОРОЖДЕНИЙСпециальность 25.00.17 – «Разработка и эксплуатация нефтяныхи газовых месторождений»ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:кандидат технических наук, доцентХайдина Мария ПавловнаМОСКВА – 20192ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................

5ГЛАВА1.СОВРЕМЕННОЕСОСТОЯНИЕПРИМЕНЕНИЯСПОСОБОВЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН ДЛЯ ДОБЫЧИ МУП............................................. 111.1Изучение опыта применения разных способов заканчивания скважин длядобычи МУП ........................................................................................................ 111.2Исследование особенностей применения способов заканчивания скважиндля добычи МУП ..................................................................................................

15ГЛАВА2.ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЕХАРАКТЕРИСТИКИИЗУЧАЕМОГООБЪЕКТА ................................................................................................................... 352.1Общие сведения о месторождении ............................................................. 352.2Литолого-стратиграфическая характеристика участка QD ....................... 372.3Тектоника ..................................................................................................... 402.4Гидрогеологическая характеристика .......................................................... 432.5Угленосные свиты и угленосность ............................................................. 442.6Качественные характеристики угля ............................................................

482.7Характеристика угольных пластов ............................................................. 542.8Обоснование совместной разработки угольных пластов на участке QD . 782.9Определение исходных условий трехмерной гидродинамической модели............................................................................................................................. 82ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА КАВЕРНЫ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН СКАВИТАЦИЕЙ НА УЧАСТКЕ QD .......................................................................... 883.1Разработка алгоритма расчета размера каверны при заканчивании скважинс кавитацией .........................................................................................................

883.2Определение площади и формы зон дренирования скважины ................. 963.3Анализ влияния размера каверны на эффективность разработки ............. 983.4Выводы к главе .......................................................................................... 1003ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ГРП ДЛЯ ДОБЫЧИМУП НА УЧАСТКЕ QD .......................................................................................... 1014.1Обоснование выбора жидкости разрыва для участка QD ....................... 1014.2Выбор проппанта ....................................................................................... 1044.3Моделирование ГРП на исследуемом участке QD ..................................

1074.4Анализ эффективности проведения ГРП и перспективы дальнейшего егоприменения для добычи МУП на участке QD .................................................. 1184.5Выводы к главе .......................................................................................... 129ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН .......................................................................... 1315.1Оптимизация параметров U-образной скважины .................................... 1315.2Оптимизация параметров перистой скважины ........................................

1405.3Оценка эффективности применениягоризонтальных скважин дляисследуемого участка QD .................................................................................. 1475.4Выводы к главе .......................................................................................... 152ГЛАВА 6. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН ДЛЯДОБЫЧИ МУП НА УЧАСТКЕ QD ........................................................................ 1546.1Обоснование разделения участка QD на зоны для выбора оптимальногозаканчивания скважин ........................................................................................ 1556.2Расчет экономических показателей разработки .......................................

1576.3Анализ чувствительности эффективности разработки к параметрамугольных пластов ............................................................................................... 1666.4Оценка степени риска применения способов заканчивания скважин .... 1736.5Выбор оптимального заканчивания скважин для участка QD ................ 1766.6Выводы к главе .......................................................................................... 185ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ .............................................................. 187СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.......................................................................................

189Литература ................................................................................................................ 1904Приложение 1 ........................................................................................................... 206Приложение 2 ...........................................................................................................

2115ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияВ последние годы в Китае быстрый рост энергопотребления вызван развитиемэкономики страны, что привело к увеличению импорта энергоносителей, а такжесерьезным экологическим проблемам. В связи с этим, представляя один из самыхперспективных чистых источников энергии, метан угольных пластов (МУП) играетодну из важнейших ролей в энергетической стратегии Китая, который обладаетогромными запасами угля. Добыча МУП в промышленных масштабах имеетбольшое социальное, экономическое и экологическое значение.

В соответствии с«Планом по добыче метана угольных пластов на 13-ю пятилетку (2016-2020 гг.)Китая» объем добычи метана скважинными методами к 2020 году будет достигнут10 млрд м3 в год, 83% из которого будет сконцентрировано в угольных бассейнахOrdos и Qinshui.Однако, скважина, добывающая МУП, обычно характеризуется низкимдебитом. Выбор способов заканчивания скважин важен и делается в зависимостиот различных геологических и пластовых условий. В мировой практике для добычиМУП применяют различные способы заканчивания скважин, каждый из которыхимеет как практические преимущества, так и ограничивающие его применениенедостатки.Правильныйвыборобеспечиваетповышениеэффективностиразработки.К настоящему времени недостаточно глубоко изучен вопрос выбораоптимальногозаканчиванияскважиндляразработкиметаноугольныхместорождений.

Ранее либо изучали этот вопрос только на качественном уровне,либо рассмотрели только влияние проницаемости и мощности угольных пластов напоказатели разработки и учли далеко не все факторы, влияющие на эффективностьзаканчивания. Поэтому выбор оптимального заканчивания скважин для добычиМУПноситнесистемныйхарактер.Актуальностьпредлагаемойработыобусловлена необходимостью формирования комплексного подхода к выборуоптимального заканчивания скважин для добычи МУП, позволяющего учитыватьне только экономические, но и технологические показатели разработки6месторождений и риски, возникающие при заканчивании скважин.Цель работыРазработка методики выбора оптимального способа заканчивания скважин дляповышения эффективности разработки метаноугольных месторождений (напримере участка QD бассейна Qinshui Китая).Основные задачи исследований1.

Изучение опыта в странах, где ведется промышленная добыча МУП, ианализ особенностей применения разных способов заканчивания скважин дляразработки метаноугольных месторождений.2. Разработкаалгоритмаопределенияразмеракавернвшестипараметрических скважинах, пробуренных на исследуемом участке QD бассейнаQinshui.3.

Определение геометрических параметров трещин, создаваемых в угольныхпластах 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 на исследуемомучастке и определение зависимости дебитов газа от расстояния забоя скважины доразлома.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 задачПоставленныезадачирешалисьнаосновеанализаиобобщениясуществующих научных публикаций по рассматриваемой тематике, моделированияГРПспомощьюсимулятораFracproPT(Pinnacle),трехмерногогидродинамического моделирования разработки метаноугольных месторождений с7применением программного обеспечения Eclipse (Schlumberger).

При оценкестепени риска, возникающего при применении разных способов заканчиванияскважин, использовалась программа «FreeFta» для проведения анализа дереваотказов для идентификации и анализа рисков. При расчетах технологическихпараметров и экономических показателей разработки использовалась программаMicrosoft Excel.Научная новизна1. Разработан алгоритм, позволяющий определить размер каверны призаканчивании скважин с кавитацией для добычи МУП.

Предложенный алгоритм наисследуемом участке дает сходные результаты с промысловыми данными,получаемыми от соседнего участка этого бассейна с помощью каротажа.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. Согласнорасчетам,выполненнымнагидродинамическихмоделях,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.