Диссертация (1172988), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Хотя их применение сопряжено с рядом техническихрисков, наиболее распространенными среди которых являются обвалы стенокскважин.Следует отметить, что даже в одном и том же бассейне оптимальный способзаканчивания скважины для добычи МУП может быть разным и не единственнымна различных участках и в разные периоды времени. Например, на участке Fairwayбассейна San Juan самым успешным является способ заканчивания с кавитацией, ана участке Nonfairway этот метод оказался неэффективным (на участке Fruitlandэтого бассейна самый эффективный способ – ГРП, а на участке North fairway –горизонтальные скважины). В последние годы горизонтальные скважины всебольше применяются в различных угольных бассейнах Китая благодаря развитиюэтой технологии и ее удешевлению.Условия применения способа заканчивания скважин и связанные с нимтехнические сложности, в значительной степени, предопределяют частоту егоиспользования.
В этой работе рассмотрены следующие способы заканчивания14скважин: 1) вертикальные скважины без кавернообразования и без проведения ГРП,2) вертикальные скважины с кавитацией, 3) вертикальные скважин с применениемГРП, 4) U-образные скважины, 5) перистые скважины. После анализа более 300опубликованных статей из разных стран (60% на английском, 30% на китайском,10% на русском языке) автором было определено, что 70% из общего количествапубликацийпосвященоГРП.Частотаиспользованияразныхспособовзаканчивания скважин показана на рисунке 1.1.Рисунок 1.1 Частота использования разных способов заканчиванияКак видно из рисунка, что в мировой практике наиболее часто используетсяГРП, так как этот метод наиболее универсален, и применяется в различныхгорногеологическихусловиях.Заканчиваниескважинскавитациейкаксовременная и уникальная для добычи МУП технология предъявляет высокиетребования к геологическим и пластовым условиям, поэтому реже, и только приблагоприятныхгорно-геологическихусловияхприменяютсяметодыкавернообразования и расширения открытого забоя скважины.
В настоящее времявсе чаще используются горизонтальные скважины, поскольку для добычи МУПони имеют незаменимые преимущества перед другими способами заканчиванияскважин.По сравнению с традиционными газовыми месторождениями, разработкаметаноугольных сопровождается более высокой степенью неопределенности ирисков. Опыт разных стран в области добычи МУП показывает, что в разныхугольных пластах геологические условия их залегания и фильтрационноемкостные свойства (ФЕС) сильно отличаются, эффективность и экономическаяцелесообразностьприменения15методовзаканчиваниямогутоказатьсянеопределенным и изменчивым. В связи с этим, необходимо разработатькомплексный подход к выбору оптимального заканчивания скважин для разработкиметаноугольных месторождений в зависимости от особенностей и условийзалегания.Исследование1.2особенностейпримененияспособовзаканчиванияскважин для добычи МУПКоммерческую добычу МУП впервые начали в США еще в 1970-х годах, и вистории более 40-летней добычи МУП использовались различные способызаканчивания скважин.
Эти методы включают открытый ствол, создание каверны,ГРП,вскрытиенескольких пластоввертикальной скважиной,различныегоризонтальные скважины и т.д. Способ заканчивания открытым стволом неполучил широкого применения.1.2.1 Заканчивание скважин с кавитациейТехнология заканчивания скважин с кавитацией начала применяться в 1980-хгодах в США. Создание каверн в необсаженном стволе скважины в целевыхугольных пластах представляет собой современный и уникальный для добычиМУП метод заканчивания скважин.
Схема заканчивания с кавитацией показана нарисунке 1.2.Рисунок 1.2 Заканчивание скважины с кавитацией16По своим физическим свойствам угольные пласты сильно отличаются оттрадиционных коллекторов газа. Породы угольных пластов характеризуютсянизкой механической прочностью и развитой системой природных трещин, чтоделает возможным намеренное кавернообразование в угольных пластах призаканчивании скважин. В результате применения этой технологии увеличиваетсяэффективный радиус ствола скважины, удаляются возможные поврежденияпродуктивного пласта при его вскрытии бурением, и ствол скважины эффективносвязывается с системой кливажей. Некоторые авторы [15-17] также считают, чтопри создании каверн определенным способом (пневмо-гидродинамическимвоздействием) вугольномпластеможет создатьсябольшоеколичестворазнонаправленных, само-расклинивающихся трещин на удалении от стволаскважины.
Вследствие этого, дебит газа в скважину может многократно повыситься,поэтому заканчивание скважин с кавитацией также считается эффективнойтехнологией интенсификации притока газа к скважине.Наиболее успешно этот способ заканчивания скважин применяется вбассейнах San Juan США и Bowen Австралии. В угольном бассейне Qinshui Китаятакже успешно проводилась операция кавернообразования.
Дебиты газа, сприменением этого способа заканчивания, на некоторых площадях бассейна SanJuan,которыехарактеризуютсявысокимпластовымдавлением,высокойпроницаемостью и большой мощностью пласта, оказываются значительно больше,чем дебиты газа при использовании других технологий, таких как гидроразрыв.В настоящее время в зависимости от конкретных геологических условий ифизико-механических свойств углей применяются четыре основных способасоздания каверны [18, 19], которые приведены ниже в порядке убывания частотыиспользования:⚫ Пневмо-гидродинамический способ (естественный или искусственный)Заканчивание скважин с кавитацией для добычи МУП также называетсяметодомпневмо-гидродинамическоговоздействиянаугольныепластысобразованием в них каверн (с кавернообразованием) ("cavitation completion" или"open-hole cavity completion"), так как пневмо-гидродинамический способ создания17каверны является наиболее распространенным. "Cavitation" (кавитация иликавернообразование) является процессом, при котором создаются каверныбольшого диаметра в угольных пластах.Суть этого способа заключается в циклическом закрытии и открытии устьяскважины (естественный способ), при котором происходит соответственнонарастание и падение пластового давления в пространстве вокруг скважины.
Вотличие от естественного способа, при котором давление возрастает за счетпластовой энергии, суть искусственного способа заключается в периодическиповторяющихся циклах введения (инъекции) воздуха или водо-воздушной смеси винтервал необсаженного ствола скважины, за которым следует стремительноесбрасывание давления.
Перед процессом создания каверны скважина пробурена докровли продуктивного пласта на расстоянии примерно 5 метров, обсажена ицементирована, затем пласт вскрывается, как правило, в режиме депрессии. В ходесоздания каверн происходят резкие изменения пластового давления в пространствевокруг скважины, и при каждом стремительном падении пластового давления (впериод сброса давления) угли с низкой прочностью обрушиваются и падают в стволскважины за счет разрушения сдвигом, увеличивается радиус ствола скважины иобразуется каверна в целевом угольном пласте.⚫ Механический способДанный способ основан на механическом дроблении угольных пород. Сначалапродуктивный пласт полностью вскрывается бурением, потом спускаетсярасширительвскважину.Взаданноминтервалепродуктивногопластарасширитель открывается гидравлически, и создается каверна вращениемрасширителя.⚫ Гидравлический способ (струя)При этом способе создание каверн осуществляется гидравлической струей газаи воды, выбрасываемых под большим давлением через насадку из специальногогидравлического инструмента.
Уголь в результате сильного удара струиразрушается и отделяется от стенок скважины, и затем выносится на поверхностьземли циркуляцией бурового раствора. Этот способ использовался в нескольких18бассейнах с разной степенью успешности. В бассейне Piceance США, где успешноприменили этот способ, дебиты газа увеличивались в 5 раз [20].⚫ Физико-химический способФизико-химический способ основан на растворении органических веществуглей. После вскрытия продуктивного пласта бурением в скважину закачиваетсящелочной раствор. При его контакте с угольными породами растворяютсяорганические вещества углей, вследствие чего механическая прочность породрезко уменьшается, и угольные частицы падают в ствол скважины, а затемвыносится на поверхность земли промывкой скважины.Когда операция кавернообразования успешно выполнена, и образуемыекаверны устойчивы, то крайне важно, чтобы дальше не было никаких резкихизменений пластового давления.
Даже после сдачи скважины в эксплуатацию придобыче МУП необходимо постепенно и плавно понижать забойное давление,чтобы предотвратить дальнейшие перемещение угольной крошки и обрушениеугольных пород.В таблице 1.1 приведены достоинства и недостатки вышеуказанных способовсоздания каверны. Для заканчивания скважин с кавитацией на участках южнойчасти бассейна Qinshui некоторыми авторами [17, 21, 22] рекомендуется пневмогидродинамический способ создания каверны, при котором для нарастанияпластового давления следует вводить в ствол скважин водо-воздушную смесь (т.е.вышеупомянутый искусственный способ), так как давление в угольных пластах наэтих участках низкое.В этой работе рассматривается способ заканчивания скважин с кавитацией иэффективность его применения при условии различной метаноносности на участкеQD бассейна Qinshui. Интерес к применению такого способа заканчивания на этомучастке обусловлен следующими геометрическими и геологическими параметрамиугольных пластов этого участка:1) Горные породы, перекрывающие или подстилающие угольные пласты,представлены известняками и аргиллитами с устойчивой толщиной, имеютвысокую прочность, и при создании каверн они не разрушаются.19Таблица 1.1 Сравнительные характеристики разных способовсоздания кавернСпособы созданияДостоинствакавернНедостаткиБольшой радиус каверны;Пневмовозможность созданиягидродинамический разнонаправленных, саморасклинивающихся трещин.Высокие техническиетребования; высокаястоимость; геометрическине ровная формаобразуемой каверны.МеханическийПростая процедураоперациикавернообразования;геометрически болееровный ствол скважины винтервале продуктивногопласта; большаяустойчивость образуемойкаверны.ГидравлическийПростота процедуры.ФизикохимическийВысокая скорость созданиякаверн; низкая стоимостьоперациикавернообразования.Высокие требования кинструментам для созданиякаверн.Радиус каверн, как правило,меньше 0,35 м.Относительно узкоеприменение (для углей споказателем отражениявитринита менее 0,6 %);эффективность применениянуждается в изучении.2) Большая и устойчивая толщина угольных пластов способствуетформированию больших каверн и большой площади контакта стенок скважиныс продуктивным пластом (S) после создания каверн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
