Диссертация (1172988), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Моменты началадобычи газа и достижения максимального дебита газа наступают быстро.Максимальные дебиты и объемы накопленной добычи газа с увеличением угланаклона сначала возрастают, потом уменьшаются. Накопленная добыча водыуменьшается при увеличении угла наклона. Для полного понимания данного явленияизучено распределение водонасыщенности в системе кливажей угольных пластов сразными углами наклона в разные периоды разработки (смотреть рисунок 5.9).139Рисунок 5.9 Распределение водонасыщенности в системе кливажей в пластах сразными углами наклона в разные периоды разработкиУгол наклона пластов оказывает значительное влияние на распределениеводонасыщенности в системе кливажей наклонных пластов. По мере разработкиместорождения большинство пластовых вод откачано в течение первых трех лет, ипримерновэтовремядостигаютсямаксимальныедебитыгаза.Послекрупномасштабного обезвоживания при разработке пластов с большим углом наклона(например, 25° и 30°) дебиты газа становятся меньше по сравнению с пластами смалым углом наклона.На поздней стадии разработки снижающееся пластовое давление достигает такойвеличины, что гравитационное разделение газа и воды в системе кливажей начинаетиграть большую роль, вследствие чего пластовые воды накапливаются в нижней частинаклонного пласта.
Чем больше угол наклона, тем больше накапливаются воды.Накопление пластовых вод, с одной стороны может поддержать определенноедавление в нижней части пласта, что препятствует дальнейшей десорбции метана изэтой части, а с другой, накопленные воды увеличивают водонасыщенность в этойчасти и, следовательно, уменьшают фазовую проницаемость по газу. Поэтому впоздний период разработки при больших углах наклона пластов дебиты газа и воды140становятся меньше. Кроме того, при отсутствии ограничения во времени, чем меньшеугол наклона пласта, тем больше объемы накопленной добычи воды и газа. Вместе стем определенный угол наклона пластов (15 - 20°) способствует быстромудренированию коллектора и экономически целесообразной разработке.5.2Оптимизация параметров перистой скважиныБлагодаря большой суммарной длине горизонтальных стволов в угольныхпластах, срок разработки метаноугольных месторождений с помощью перистойскважины сокращается по сравнению с другими способами заканчивания скважин.По опыту применения перистых скважин для добычи МУП в бассейнах San Juan,Powder River и Appalachian США средний срок экономической жизни скважинсоставляет около 7 лет [126, 168].
Некоторые авторы [173] даже считают, что припомощи пробуренных в угольных пластах перистых скважин можно добыть от 85 до90 процентов от общего объема метана в течение 3-6 лет. Кроме того, практикаприменения перистых скважин в метаноугольных бассейнах Китая, в том числе и вбассейне Qinshui, показывает, что срок службы таких скважин, как правило,составляет 7-10 лет [127]. Поэтому в этой работе рассматривается 10-ти летний срокслужбы перистых скважин.Перистая дренажная схема, содержащая единственный диагональный ствол(главный ствол) и множество боковых стволов, позволяет производить дренажугольного пласта площадью более 1 км2.
Одна перистая скважина, пробуреннаякомпанией CDX Gas в метаноугольном бассейне Central Appalachian США, позволяетдренировать продуктивный пласт площадью 1,29 км2, заменяя 4 обычныхвертикальных скважины [174].После соединения с вертикальной скважиной в каверне проходка главного стволапродолжается в угольном пласте к удаленному концу на 1000-1500 м. Суммарнаядлина горизонтальных стволов может составить более 6000 м.
В последние годыкомпания CDX пробурила более 60 перистых скважин для добычи МУП в штатеЗападная Виргиния США, и получила положительные результаты разработки. Этискважины имеют главный ствол длиной 1000-1500 м и 6 боковых стволов суммарной141длиной 3050 м, которые остаются открытыми. Удельная площадь дренирования однойскважины составляет 1 км2. После сдачи в эксплуатацию среднесуточный дебитскважины составляет от 34 до 56 тысяч кубометров [8, 173].Первая в Китае перистая скважина DNP02 для добычи МУП пробурена вбассейне Qinshui в 2004 году.
Скважина имеет один главный ствол и 6 боковыхстволов, и общая проходка в угольном пласте составляет 4289,25 м. Кроме того, в 2009году на участке Jincheng бассейна Qinshui также успешно пробурена перистаяскважина ZHP02-1, которая имеет главный ствол длиной около 1000 м и 7 боковыхстволов. Общая проходка в угольном пласте 4583 м. Вертикальная глубина составляет626 м, и диаметр каверны - 0,5 м. Площадь дренирования скважины составляет 1 км 2.Дебит скважины варьируется от нескольких тысяч до десятков тысяч кубометров всутки [175, 176].
Учитывая вышеизложенное, в этой работе для перистых скважинустановлены следующие параметры: площадь дренирования скважины - 1 км2, длинаглавного ствола – 1000 м, суммарная длина стволов – 4000 м.Перистая скважина, как правило, обеспечивает равномерный охват квадратнойобласти дренирования. При необходимости проведения дренажа другой формыугольного пласта, также могут быть использованы альтернативные перистыедренажные схемы за счет изменения длины и ориентации боковых стволов, и угламежду боковыми стволами и главным. Кроме того, можно пробурить несколькоглавных стволов, или пробурить боковые стволы только с одной стороны от главного.В угольном пласте с углом наклона следует разместить горизонтальные стволы всередине пласта, расположить вертикальную и сочлененную скважины таким образом,что главный ствол пробурен вверх по наклону продуктивного пласта.
Такоеразмещение скважин способствует быстрому дренированию коллектора.На рисунке 5.10 (вариант А) показан вид сверху четырехсторонней перистойдренажной схемы, которая включает в себя 4 отдельные перистые скважины. При этомкаждая скважина служит для дренажа одного из квадрантов области, перекрываемойперистой дренажной схемой. В этом варианте каждый из горизонтальных главных ибоковых стволов бурят из общей сочлененной скважины, которая находится в центресхемы. Такое размещение позволяет более компактно разместить эксплуатационноеоборудованиенаповерхности142земли, иснизитьобъембуровойработы.Четырехсторонний вариант подходит для добычи МУП при небольших углах наклонапласта.
В противном случае, т.е. простирание пласта с большим наклоном, следуетприменять двухсторонний вариант (вариант Б на рисунке 5.10).Рисунок 5.10 Вид сверху перистой дренажной схемыПрактика эксплуатации перистых скважин показала, что их производительностьсущественно превышает производительность обычных вертикальных скважин.Однако, стоимость и технологические сложности при строительстве скважинповышаются с увеличением длины стволов, поэтому для каждой конкретной залежисуществует оптимальная конфигурация перистой скважины.
В этой работе проведенымноговариантные расчеты с целью оптимизации параметров перистой скважины,рассмотрены угол между боковыми стволами и главным, число боковых стволов(расстояние между боковыми стволами) и симметрия боковых стволов.Во всех расчетах рассматривается 10-ти летний период разработки. Все моделиимеют одинаковые площади дренирования скважины (1 км 2), длину главного ствола(1000 м) и суммарную длину стволов (4000 м). Горизонтальные стволы перистойскважины расположены в середине угольных пластов, главные стволы пробуренывверх по наклону продуктивных пластов. Перистая скважина одновременновскрывает угольные пласты S и SW. При применении перистых скважин используетсяквадратная сетка скважин, в которой размещены девять скважин и скважина-объектисследования - в центре модели.
Размерность моделей 300*300*32 ячеек, размеры143ячеек в направлениях Х и Y составляют 10м, в направлении Z – разные. Общееколичество ячеек модели 2,88*106. Для гидродинамического моделированияиспользуетсясимуляторEclipse.Остальныеисходныеданныедлягидродинамического моделирования приведены в разделе 2.9.5.2.1 Угол между боковыми стволами и главнымЧтобы определить оптимальный угол между боковыми стволами и главным приприменении перистой скважины на участке QD, численное моделированиеразработки проводилось в трех вариантах угла: 30° (вариант 1), 45° (вариант 2) и 60°(вариант 3).
На рисунке 5.11 приведен вид сверху этих вариантов. Дебит скважины погазу и накопленная добыча газа при разных вариантах показаны на рисунке 5.12.Рисунок 5.11 Три варианта угла боковых стволов с главнымРисунок 5.12 Дебит и накопленная добыча газа при разных вариантах угла боковыхстволов с главным144Из рисунка видно, что все кривые дебита скважины имеют одинаковуютенденцию изменения. С точки зрения дебита скважины и накопленной добычи газамаксимальная эффективность разработки угольных пластов на участке QDдостигается при варианте угла боковых стволов с главным 45°. В варианте 1 (30°)показатели разработки намного хуже по сравнению с другими вариантами.Максимальный дебит газа и накопленная добыча газа по сравнению с вариантом 2уменьшаются на 17,3 % и 14,8 % соответственно.
Так как в первом варианте областьпродуктивного пласта, охватываемая боковыми стволами, сужается, следствиемкоторого является низкий охват периферийных, краевых зон пласта. В вариантах 2(45°) и 3 (60°) показатели разработки отличаются несильно. В третьем вариантемаксимальный дебит газа и накопленная добыча газа уменьшаются на 2,2 % и 0,2 %соответственно. Поэтому самым лучшим является вариант 2, когда угол междубоковыми стволами и главным равен 45°.5.2.2 Число боковых стволовНа рисунке 5.13 показаны три варианта количества боковых стволов перистойскважины. Чтобы обеспечить равномерный охват квадратной области, боковыестволы имеют наибольшую длину в непосредственной близости от вертикальнойсоставляющей, и длина боковых стволов постепенно снижается в направлении кудаленному концу главного ствола.
Так как все модели имеют одинаковые длинуглавного ствола и суммарную длину стволов, увеличение количества стволовосуществляется только за счет уменьшения длины боковых стволов. Важно отметить,что при увеличении количества стволов также снижается расстояние между боковымистволами. Для добычи МУП на участке QD с помощью перистых скважинрассматриваются три сценария количества стволов (включая главный ствол): 5(вариант 1), 7 (вариант 2) и 9 стволов (вариант 3).На рисунке 5.14 приведены результаты расчетов по вариантам разногоколичества стволов. Наибольшее увеличение накопленной добычи газа достигается вварианте 2 - 7 стволов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
