Диссертация (1173025), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Положение границы зоны разложения газогидрата в прискважиннойзоне при разной температуре бурового раствораРис.49. Показатель текучести пласта в прискважинной зоны при разной температуре бурового раствораЧем больше разность между температурой бурового раствора и температурой пласта, тем больше будет область разложения гидратов в пласте вокругствола скважины (рис.48 и 49). Когда коэффициент текучести равен 1, пластстабилен, а когда коэффициент текучести меньше 1, пласт неустойчив. Помере того как температура бурового раствора возрастает, область, где неустойчивости вблизи стенки ствола скважины, постепенно увеличивается.100Влияние давления бурового раствораКоэффициент давления ствола скважины представляет собой отношениедавления бурового раствора в колонне к поровому давлению пласта.
Областьпредела текучести является самой большой в направлении максимального горизонтального напряжения и является опасным положением для нестабильности ствола скважины (рис.50 и 51).По мере увеличения давления бурового раствора, область текучести постепенно уменьшается.Рис.50.а) Область превышения предела текучести пласта при коэффициентедавления на устье скважины 0,98, б) Область превышения предела текучестипри коэффициенте давления на устье скважины 1,0Рис.51.b) Область превышения предела текучести пласта при коэффициентедавления на устье скважины1,02 c) Область превышения предела текучестипри коэффициенте давления на устье скважины 1,04Влияние времени закачки бурового раствора на стабильность стволаскважины101По мере увеличения времени закачки возрастает время воздействия бурового раствора на газогидрат, следовательно, увеличиваются радиус разложения гидратов и размер область текучести вблизи ствола скважины.
В течение2 часов воздействия бурового раствора на пласт диапазон разложения гидратаи площадь текучести быстро расширяются. После 2 часов размеры зон разложения гидрата и области текучести стабилизируются (рис.52).Рис.52. Область разложения газогидрата и площадь текучести пласта в прискважинной зоныВлияние напряжений в пласте на стабильность ствола скважиныНа рис.53 показано влияние напряжений в пласте на показатель текучести пласта.102Рис.53.
Влияние напряжений в пласте от расстояния от центра скважины,вдоль стороны EDПо мере того как первоначальная прочность пласта увеличивается, площадь текучести пласта вблизи стенки ствола скважины значительно уменьшается(рис.54). Напряжение текучести при силе сцепления равной 1 МПа,больше чем напряжение текучести при силе сцепления равной 3 МПа.
Когдауровень локального слоя достигает 4 МПа, при тех же условиях моделирования зона вблизи стенки ствола скважины не имеет области текучести.а)б)Рис.54.а) График области текучести при силе сцепления равной 1 МПа б)график области текучести при силе сцепления равной 3 МПаВлияние литологии каркаса пластана стабильность ствола скважины103Для сравнения результата воздействия на пласт были проведены исследования неустойчивости ствола скважины, при бурении пластах, сложенныхразными породами, а именно, в песчаных и глинистых гидратных пластах.а)б)Рис.55.
а) Область текучести в песчаном пласте б) Область текучести в глинистом пластеЧем лучше механические свойства породы пласта, тем выше прочностьпласта и более стабильна стенка ствола скважины во время бурения. Напротив,чем меньше механические свойства породы пласта, тем легче проявляется текучесть горной породы и снижение прочности стенки ствола скважины. Нарис.55 показано, что напряжение текучести в песчаном пласте больше, чемнапряжение текучести в глинистом пласте.Влияние глубины залегания газогидратов на стабильность ствола скважиныа)б)Рис.56.а) Область текучести при глубине залегания 100м б) Область текучести при глубине залегания 500м104Рис.57. Насыщение газогидратов под разными глубинами газогидратовС увеличением глубины залегания газогидратов, площадь разложения газогидратов вблизи стенки ствола скважины уменьшается(рис.56).
В то жевремя соответствующая площадь текучести пласта также значительно уменьшается. Поскольку глубина залегания газогидратов больше, степень спрессованности пласта также сильнее(рис.57), что приводит к ухудшению фильтрационных свойств и улучшению механических свойств.Технические меры для поддержания стабильности ствола скважины вгазогидратном пластеС целью поддержания устойчивости ствола скважины при бурении в газогидратном пласте предлагается использовать следующие механизмы:1. Охлаждение бурового раствора.
Уменьшение температуры буровогораствора в скважине приведет к уменьшению скорости разложение газогидрата во время бурения;2. Соответствующий контроль плотности бурового раствора.3. Использовать метод бурения при повышенном давлении. Этот методможет уменьшить степень разложения газогидратов и снизить предел пластичности и нестабильность в районах вблизи ствола скважины.4.
Применении при бурении растворов с надлежащей степенью минерализации воды. Степень минерализации является важным фактором, влияющим на стабильность газогидратов. Правильное управление степенью минерализации бурового раствора приведет к эффективному поддержанию стабильности стенки ствола скважины.1055.
Увеличение механической скорости бурения. Это приведет к уменьшению время взаимодействия газогидрата в буровом растворе,Данные рекомендации позволят эффективно проводить буровые работыв гидратонасыщенных пластах и избегать возникновения аварий таких какнестабильность и разрушение ствола скважины.Влияние диссоциации газогидратов на устойчивость устья скважиныПри непрерывном образовании и разложении газогидратов, способность,пласта сопротивляться деформации будет постепенно ослабевать Устье скважины и ствол скважины будут опускаться и наклоняться под действием весаконструкции скважины. Исследование устойчивости ствола скважины проводилось с использованием программы ABAQUS.
Модель представляет собойодну половину осесимметричной скважины. Длина трубы 9 метров, кондуктор6 метров, радиус осевой симметричной модели 100м, высота 600 м(рис.58).Слой газогидратов в соответствии со степенью разложения от ствола скважины до пласта в радиальном направлении должен быть разделен на полнуюплощадь разложения, площадь перехода разложения и неразрешенную площадь в трех частях. Чтобы повысить точность результатов расчета, расчетнаясетка в зоне разложения газогидрата локально уплотнена.106Рис.58. Расчетная сетка в методе конечных элементовВлияние радиуса разложения газогидратов на стабильность ствола скважиныВ таблице 5 показаны условия, при которых проводились исследованияслоя газогидратов.Таблица 5.
Условия, при которых проводились исследования слоя газогидратоврабочий режимТолщина/мГлубина/мСлучай-120200Случай-230200Случай-330175Случай-430150Моделирование и изучение влияния радиуса разложения гидрата на стабильность ствола скважины при разработке глубоководных залежей газогидратов проводилось в области разложения газогидратов 50 м.107По результатам исследования была установлена связь разложения газогидратов с устойчивостью устья скважины и устойчивостью вскрытого пласта.Воздействие разложения газогидратов на оба показателя имеет одинаковые закономерности, и это означает, что влияние разложения газогидратов на устойчивость устья скважины в значительной степени происходит из-за дестабилизации перекрывающего пласта.Рис.59. Взаимосвязь между продольным смещением устья скважины и радиусом разложения газогидратовУстановлено, что с ростом размера области разложении газогидратов происходит нелинейное увеличение величины оседания устья скважины (рис.59).Однако на этапе бурения скважин разложение газогидратов может происходить только в небольшом объеме и не оказывает влияния на устойчивостьустья скважины, максимальное влияние разложение газогидратов на устойчивость устья проявляется на этапе разработки залежи.Влияние разложения газогидрата на стабильность пластаВ работе также проведено исследование влияния разложения газогидратов на стабильность слоя при различных радиусах разложения газогидратов(10 м, 20 м, 30 м и 40 м), см.
рис.60.108Рис.60.Влияние разложения газогидратов на стабильность слоя при различных радиусах разложения газогидратовВ процессе разработки газогидратов наибольшее уплотнение наблюдается у верхней границы газогидратного резервуара (темно-синяя область), небольшое «верхний свод» тренд на нижней границе резервуара (красная область на рисунке).При одном и том же радиусе разложения газогидрата оседание вышележащих слоев постепенно уменьшается по мере увеличения расстояния от зоныразложения.В процессе разработки газогидратов, диапазон его разложения постепенно расширяется, а осаждение вышележащей породы становится более серьезным.Влияние разложения газогидратов на стабильность ствола скважины иустойчивость пластаНа базе исследований влияния разложения газогидратов на стабильностьустья скважины и пласта было проведено сравнение взаимосвязей между оседанием устья скважины и оседанием вскрытого пласта (рис.61 и 62).109Рис.61.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
