Прогнозирование безаварийной работы добывающих скважин с горизонтальным окончанием в условиях высокого выноса механических примесей на примере Северо-Комсомольского месторождения

Abstract

Актуальность. По мере выработки запасов легкодоступной нефти и развития технологий добычи нефтегазодобывающие компании постепенно переходят к разработке ранее нерентабельных активов. За последние пять лет в Западной Сибири в эксплуатацию были введены несколько нефтегазоконденсатных месторождений с нефтяными оторочками, разработка которых дополнительно осложняется высокой вязкостью нефти и слабой сцементированностью пород продуктивного пласта. Низкие значения критической депрессии не позволяют добывать нефть без разрушения продуктивного пласта, а поступающие в скважину механические примеси приводят к пересыпанию интервалов перфорации и отказам внутрискважинного оборудования. Использование математического моделирования применительно к работе скважин в условиях выноса механических примесей позволит контролировать процесс добычи и выбирать оптимальный режим работы скважины. Цель: прогнозирование безаварийной работы добывающей скважины в условиях высокого выноса механических примесей. Объекты: добывающие нефтяные скважины; предметом исследования является движение твёрдых частиц в стволе добывающей скважины, связи и зависимости процесса образования песчаных пробок от режимных параметров работы скважины. Методы: теоретические методы исследования - анализ (анализ моделей расчёта критической скорости потока в горизонтальной трубе (расчёт критической скорости в однофазном потоке; расчёт критической скорости в многофазном потоке; расчёт критической скорости на основе баланса сил)) и моделирование (моделирование работы скважины с выносом механических примесей). Совокупность и сочетание данных методов адекватны цели и задачам, объекту и предмету исследования данной работы. Результаты. Проблема выноса песка характерна не только для месторождений, находящихся на поздних стадиях разработки, но и для месторождений, недавно введённых в эксплуатацию. Пескопроявления являются осложняющим фактором при эксплуатации скважин на Северо-Комсомольском месторождении высоковязкой нефти, расположенном в Западной Сибири. Основным объектом разработки изучаемого месторождения является слабосцементированный песчаный пласт. Добыча нефти на столь сложных участках требует тщательного подхода к выбору системы разработки, к подбору методов борьбы с осложнениями, в том числе и к выбору правильного способа для ограничения пескопроявлений. Тем не менее, независимо от подхода, применяемого для решения проблемы выноса песка, какая-то часть горной породы всё равно будет поступать в скважину. Для предотвращения образования песчаных пробок необходимо понимать характер движения твёрдых частиц вдоль ствола. Оценить, способна ли скважина обеспечивать вынос твёрдых частиц из горизонтального участка, можно с помощью моделирования в специализированных программных продуктах. Моделирование работы скважины с учётом влияния механических примесей позволило решить следующие задачи: 1) определить способность флюида выносить частицы породы из горизонтального участка; 2) определить зоны, в которых есть риск образования песчаных пробок; 3) представить зависимость для расчёта критической скорости для высоковязкой нефти с разной долей обводнённости; 4) оценить, как обводнённость и газовый фактор влияют на работу скважины в условиях высокого выноса механических примесей; 5) рассчитать время образования песчаных пробок

Relevance. As readily available oil reserves are developed and production technologies development, oil and gas companies are gradually moving to exploration of previously unprofitable assets. Over the past five years, several oil-and-gas condensate fields with oil rims have been put into operation in Western Siberia. Their development is further complicated by oil high viscosity and poor cementation of the reservoir rocks. Low values of critical drawdown do not allow oil to be produced without destruction of the productive formation, and mechanical impurities entering the well lead to spillage of perforation intervals and downhole equipment failures. The use of mathematical modeling in relation to the operation of wells in the conditions of the removal of mechanical impurities will make it possible to control production and select the optimal well operation mode. Aim. Forecasting the trouble-free operation of a production well under conditions of high removal of mechanical impurities. Objects. Producing oil wells; the subject of the study is the movement of solid particles in the wellbore of a production well, the relationship and dependence of formation of sand plugs on the operating parameters of the well. Methods. Theoretical research methods - analysis (analysis of models for calculating the critical flow velocity in a horizontal pipe (calculation of the critical velocity in a single-phase flow; calculation of the critical velocity in a multi-phase flow; calculation of the critical velocity based on the balance of forces)) and modeling (simulation of work wells with the removal of mechanical impurities). The totality and combination of these methods are adequate to the goals and objectives, the object and subject of the study of this work. Results. The problem of sand production is typical not only for fields that are in the late stages of development, but also for fields that have recently been put into operation. Sand shows up are a complicating factor in the operation of wells at the Severo-Komsomolskoe high-viscosity oil field located in Western Siberia. The main object of development of the studied field is a weakly cemented sandy layer. Oil production in such difficult areas requires a very careful approach to the choice of development system, to the selection of methods to deal with complications, including the choice of the right method to limit sanding. However, regardless of the approach taken to solve the problem of sand production, some rock will still flow into the well. To prevent the formation of sand plugs, it is necessary to understand the nature of the movement of solid particles along the wellbore. It is possible to assess whether a well is capable of carrying out solid particles from a horizontal section using modeling in specialized software products. Modeling of the well operation, taking into account the influence of mechanical impurities, made it possible to solve the following problems: 1) determine the fluid to carry rock particles out of the horizontal section; 2) identify the areas in which there is a risk of sand plugs; 3) present the dependence for calculating the critical speed for high-viscosity oil with different water cut; 4) assess how the water cut and gas factor affect well operation in conditions of high removal of mechanical impurities; 5) calculate the time of formation of sand plugs