К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении
У статті наведено технологічні аспекти процесу розтину газоносних низькопористих пісковиків карбону, сприяючі збереженню їх фільтраційних властивостей. Стаття може бути цікава для фахівців, що займаються питаннями технології буріння свердловин на газ. The article concerns question technological aspe...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99701 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении / Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 292-300. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99701 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. 2016-05-02T10:40:22Z 2016-05-02T10:40:22Z 2011 К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении / Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 292-300. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99701 622.242/243 У статті наведено технологічні аспекти процесу розтину газоносних низькопористих пісковиків карбону, сприяючі збереженню їх фільтраційних властивостей. Стаття може бути цікава для фахівців, що займаються питаннями технології буріння свердловин на газ. The article concerns question technological aspects of the process of the opening poorporous sandstone, promoting conservation their filtration characteristic. The Article can be of interest for specialist, concerning with questions to technologies of the drilling the bore holes on gas. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении |
| spellingShingle |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. |
| title_short |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении |
| title_full |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении |
| title_fullStr |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении |
| title_full_unstemmed |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении |
| title_sort |
к вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении |
| author |
Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. |
| author_facet |
Филимоненко, Н.Т. Жикаляк, Н.В. |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| format |
Article |
| description |
У статті наведено технологічні аспекти процесу розтину газоносних низькопористих пісковиків карбону, сприяючі збереженню їх фільтраційних властивостей. Стаття може бути цікава для фахівців, що займаються питаннями технології буріння свердловин на газ.
The article concerns question technological aspects of the process of the opening poorporous sandstone, promoting conservation their filtration characteristic. The Article can be of interest for specialist, concerning with questions to technologies of the drilling the bore holes on gas.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99701 |
| citation_txt |
К вопросу сохранения фильтрационных свойств газоносных песчанников при их вскрытии и пересечении / Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 292-300. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT filimonenkont kvoprosusohraneniâfilʹtracionnyhsvoistvgazonosnyhpesčannikovpriihvskrytiiiperesečenii AT žikalâknv kvoprosusohraneniâfilʹtracionnyhsvoistvgazonosnyhpesčannikovpriihvskrytiiiperesečenii |
| first_indexed |
2025-11-26T00:08:17Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:08:17Z |
| _version_ |
1850591922309038080 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
292
УДК 622.242/243
К ВОПРОСУ СОХРАНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ
СВОЙСТВ ГАЗОНОСНЫХ ПЕСЧАННИКОВ ПРИ ИХ
ВСКРЫТИИ И ПЕРЕСЕЧЕНИИ
Филимоненко Н. Т.
(ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
Жикаляк Н. В.
(ГРГП «Донецкгеология», г. Артемовск, Украина)
У статті наведено технологічні аспекти процесу розтину
газоносних низькопористих пісковиків карбону, сприяючі збере-
женню їх фільтраційних властивостей. Стаття може бути ці-
кава для фахівців, що займаються питаннями технології буріння
свердловин на газ.
The article concerns question technological aspects of the pro-
cess of the opening poor-porous sandstone, promoting conservation
their filtration characteristic. The Article can be of interest for spe-
cialist, concerning with questions to technologies of the drilling the
bore holes on gas.
Расширение энергетической базы Украины – важнейшая в
условиях глобального энергетического и экономического кризиса
проблема. Один из путей ее решения – введение в эксплуатацию
запасов газа-метана, сосредоточенного в песчаниках карбона. В
прошлые годы, в связи с низкой проницаемостью, песчаники До-
нецкого бассейна, как породы-коллекторы серьезно не рассмат-
ривались. Научные исследования, выполненные в институте гео-
технической механики НАН Украины, позволили прогнозировать
потенциальную газонасыщенность таких песчаников [1]. Это да-
ло возможность геологическим предприятиям Донбасса (ГРГП
«Донецкгеология» и «ВостокГРГП») уже на стадии геологиче-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
293
ской разведки выделять перспективные интервалы залегания
наиболее газонасыщенных песчаников. Следует отметить, что по
предварительной оценке запасы газа-метана, сосредоточенного в
песчаниках карбона, сопоставимы с разведанным и перспектив-
ным отечественным нефтегазовым потенциалом [1].
Однако при вскрытии продуктивных горизонтов происходит
смена их фильтрационных свойств в околоскважинной зоне
вследствие кольматации порового и трещинного пространства
под влиянием ряда факторов. Один из них – репрессия на пласт,
вызванная разностью давления в призабойной зоне и пластового
давления.
Давление в призабойной зоне имеет две составляющие: гид-
ростатическую и гидродинамическую. Первая обусловлена высо-
той столба жидкости в скважине и ее параметрами. Вторая пред-
ставляет сумму потерь давления промывочной жидкости и гид-
родинамического давления при ее движении в кольцевом затруб-
ном пространстве скважины, которые во многом зависят от буре-
ния и промывки скважины [2]. Следовательно, репрессия на
пласт определяется, главным образом, технологическими аспек-
тами процесса бурения. Поэтому сохранение естественных филь-
трационных свойств низкопористых газоносных песчаников До-
нецкого бассейна является важной технологической проблемой
процесса бурения, испытания и обустройства поисково-
разведочных и эксплуатационных скважин на газ-метан. В таком
случае необходимо если не полностью исключить, то хотя бы
минимизировать процесс кольматации порово-трещинного про-
странства пород буровым шламом, фильтратом промывочной
жидкости и дисперсной фазы.
В настоящее время вскрытие и пересечение низкопористых
песчаников осуществляется с использованием прямой системы
промывки с выходом очистного агента на дневную поверх-
ность [3]. Поэтому на уровне продуктивного горизонта (глубина
800…1000 м) наблюдается большое гидростатическое давление.
Его снижение является важным условием улучшения коллектор-
ских свойств низкопористых коллекторов. Для этой цели приме-
няют облегченные и аэрированные промывочные жидкости или
пены. Последние получают путем введения в раствор поверх-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
294
ностно активных веществ (ПАВ). Однако аэрированные жидко-
сти и пены не всегда решают проблему, поскольку их свойства не
стабильны в процессе бурения. Использование этих очистных
агентов затруднено в условиях водопритоков (особенно минера-
лизованных). Кроме этого, необходимо проведение дополнитель-
ных экологических мероприятий, поскольку большинство пено-
образователей – токсичны.
Для возможности реализации транспортирующей функции
промывочной жидкости при стандартной схеме промывки сква-
жин с выходом очистного агента на дневную поверхность долж-
но обеспечиваться условие (1), поскольку только положительная
разность скорости восходящего потока и скорости витания ча-
стицы в спокойной жидкости дает возможность частице шлама
выноситься восходящим потоком.
0vv вп >− (1)
где vп – скорость восходящего потока;
vв – скорость витания частицы в спокойной жидкости.
Величина этой разности зависит от подачи очистного аген-
та, которая и определяет скорость восходящего потока в конкрет-
ном сечении кольцевого пространства скважины.
В ходе расчета подачи промывочной жидкости по стандарт-
ной методике при прорезке газоносного горизонта твердосплав-
ной коронкой диаметром 76 и 93 мм, подача составляет
180…200 л/мин [3]. При таких диаметрах бурения площадь сече-
ния кольцевого пространства между стенкой скважины и наруж-
ной стенкой колонковой трубы очень мала. Это приводит к высо-
ким скоростям восходящего потока и значительному гидродина-
мическому воздействию на низкопористый коллектор с последу-
ющей его кольматацией твердой фазой, находящейся в жидкости.
Таким образом, традиционная технология бурения, реализующая
прямую систему промывки с выходом очистного агента на днев-
ную поверхность, способствует кольматации газоносных песча-
ников. Следовательно, необходимы такие технологии вскрытия
низкопористых коллекторов, при которых кольматация пористо-
го пространства была бы минимальной.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
295
Среди последних публикаций, касающихся технологическо-
го аспекта вскрытия низкопористых коллекторов с целью сохра-
нения их естественных фильтрационных свойств, следует отме-
тить использование местной прерывистой промывки, входящей в
перечень импульсных промывок скважин [4], классифицирова-
ных [5] и изученных [6] в последнее время. Схема создания пре-
рывистой промывки приведена на рис. 1.
а – прямая прерывистая промывка;
б – обратная прерывистая промывка.
Рис. 1. Схема создания прерывистой промывки с помощью
ППН
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
296
Прямая прерывистая промывка (рис. 1, а) создается путем
периодического вытеснения жидкости из погружной вытесни-
тельной камеры 2 погружного пневматического насоса (ППН) че-
рез нагнетательный клапан 3 на забой скважины 5 сжатым возду-
хом, подающимся в нее по колонне бурильных труб 1 (активная
часть рабочего цикла ППН). После завершения вытеснения вы-
теснительная камера 2 заполняется через всасывающий клапан 4
за счет гидростатического давления столба жидкости (пассивная
часть рабочего цикла ППН). При этом промывка скважины от-
сутствует. Шлам собирается в наружную шламовую трубу 6,
установленную над колонковой трубой 7.
Чтобы получить обратную промывку скважины нужно
нагнетательный и всасывающий клапаны установить так, как по-
казано на рис. 1, б. Обратная промывка осуществляется при за-
полнении вытеснительной камеры через клапан 4 за счет атмо-
сферного давления и гидростатического давления столба жидко-
сти, под уровень которой заглублен всасывающий клапан 4 (ак-
тивная часть рабочего цикла ППН). Вытеснение промывочной
жидкости сжатым воздухом из вытеснительной камеры 2 проис-
ходит через клапан 3 в затрубное пространство. Шлам собирается
во внутреннюю шламовую трубу 6, установленную над колонко-
вой трубой 7.
Покажем основные преимущества внутрискважинной пре-
рывистой обратной промывки по сравнению с прямой с постоян-
ным расходом промывочной жидкости, обеспечивающие сниже-
ние репрессии на пласт и, как следствие, сохранение естествен-
ных фильтрационных свойств низкопористых газоносных песча-
ников.
Первое преимущество заключается в том, что внутрисква-
жинная обратная промывка осуществляется на активной части
рабочего цикла ППН при заполнении его вытеснительной камеры
за счет атмосферного давления и гидростатического давления
столба жидкости, суммарное значение которых меньше, чем дав-
ление сжатого воздуха, подаваемого в вытеснительную камеру
при прямой промывке скважины. Поэтому расход промывочной
жидкости будет меньше, что приведет к снижению гидродинами-
ческого воздействия на пористый коллектор.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
297
Второе преимущество обусловлено тем, что время действия
гидродинамического давления промывочной жидкости при об-
ратной прерывистой промывке по сравнению с постоянной про-
мывкой будет меньше. Это поясняется графиками Q = f(t),
Ргс = f(t), Ргд = f(t) для постоянной (рис. 2, а) (Q = const) и преры-
вистой промывки (рис. 2, б) (Q = var).
а – прямая постоянная промывка (Q = const);
б – обратная прерывистая промывка (Q = var).
Рис. 2. Зависимости Q = f(t), Ргс = f(t); Ргд = f(t) при: прямой
промывке с постоянным расходом жидкости по всей
длине ствола скважины (а); обратной прерывистой
промывке по части длины ствола скважины (б)
Время подачи промывочной жидкости tподачи – это время
действия полного забойного давления (гидростатического Ргс и
гидродинамического Ргд), а время паузы tпаузы – это время дей-
ствия только гидростатического давления. Время паузы и время
подачи составляют рабочий цикл Т ППН. Поэтому отсутствие во
время паузы гидродинамического воздействия на низкопористый
коллектор также будет способствовать меньшей его кольматации.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
298
Третье преимущество подробно обосновано в [2] и заключа-
ется в том, что размер зоны кольматации при местной обратной
промывке будет меньше, чем при прямой полной промывке за
счет уменьшения не только гидродинамической составляющей
полного забойного давления, но и гидростатической, поскольку
обратная внутрискважинная промывка может реализовываться и
при снижении высоты столба жидкости в скважине.
Однако до последнего времени в проблеме снижения ре-
пресси на пласт за счет уменьшения гидростатического давления
оставались не решенными следующие вопросы:
– не была аргументирована сама возможность снижения
уровня жидкости в скважине при бурении на газ;
– не установлена высота столба жидкости, при которой гид-
ростатического давления будет достаточно для преодоления гид-
равлических сопротивлений при заполнении вытеснительной ка-
меры на активной части рабочего цикла ППН.
Целью настоящей статьи является решение вышеназванных
вопросов.
Понизить уровень жидкости в скважине, буримой на газ,
возможно, поскольку к моменту вскрытия и прорезки газоносно-
го горизонта скважина на всю глубину должна быть обсажена об-
садными трубами [3]. Поэтому понижение уровня жидкости в
скважине не будет приводить к обрушению ее стенок. Однако
следует помнить, что значение пластового давления газа вскры-
ваемых горизонтов в Донбассе, как правило, меньше гидростати-
ческого давления в скважине [3]. Поэтому понижение уровня
жидкости в скважине должно обеспечивать соизмеримость зна-
чения пластового давления газа с гидростатическим давлением в
скважине с целью предотвращения его выброса. Для этого сква-
жина обязательно должна быть оборудована устьевым противо-
выбросовым оборудованием.
На рис. 3 приведена зависимость гидравлических потерь
давления от подачи промывочной жидкости (воды) при обратной
внутрискважинной циркуляции. Из них следует, что в скважинах
диаметром 76 мм и 93 мм (прорезка газоносного горизонта твер-
досплавной коронкой осуществляется именно этими диаметрами
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
299
[3]). При высоте столба жидкости 20 м подача промывочной
жидкости составляет соответственно 28 и 54 л/мин.
Следовательно, высоты столба промывочной жидкости 20 м
уже достаточно для заглубления технологического оборудования
для создания прерывистой обратной промывки [7]. Расчеты вы-
полнялись с использованием известной методики гидравлическо-
го расчета скважин, изложенной в [3]. Диаметры скважины при-
нимались соответственно 59, 76, 93, 112, 132, 151 мм.
Рис. 3. Зависимость гидравлических потерь давления от по-
дачи промывочной жидкости (воды) при обратной
внутрискважинной циркуляции
Длины вытеснительной камеры, колонны бурильных труб
на участке от вытеснительной камеры до колонковой трубы, ко-
лонковой трубы, столбика керна в колонковой трубе, внутренней
шламовой трубы соответственно 1 м; 1 м; 4,5 м; 2,4 м; 1,5 м. За-
глубление вытеснительной камеры под уровень жидкости при-
нималось 14,5 м. Наружный диаметр ППН и колонковой трубы
принимался в зависимости от диаметра бурения соответственно
57, 73, 89, 108, 127, 146 мм. Колонна бурильных труб – СБТМ-50.
Таким образом, можно сделать вывод, что с учетом доста-
точного объема теоретических исследований обратная прерыви-
стая промывка скважины с помощью ППН может быть перспек-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
300
тивна при вскрытии и пересечении низкопористых коллекторов с
целью сохранению их естественных фильтрационных свойств.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Лукинов В.В. Прогнозная оценка глубин максимальной газо-
носности песчаников / В.В. Лукинов, Н.В. Жикаляк // Геотех-
ническая механика: Межвед. сб. научн. тр. Дніпропетровськ,
ИГТМ НАН Украины, 2005. – Вып. 53. – С. 13 – 20.
2. Кожевников А.А. Выбор способа промывки для вскрытия
низкопористых песчаников при бурении на газ–метан /
А.А. Кожежвников, Н.Т. Филимоненко, Н.В. Жикаляк // Гео-
техническая механика: Межвед. сб. научн. тр. Дніпропет-
ровськ, ИГТМ НАН Украины, 2010. – Вып. 88 С. 203 – 208.
3. Крамаренко О.А. Техніка та технологія буріння геологорозві-
дувальних свердловин на газ – метан на вугільних родовищах
Донбасу / О.А. Крамаренко, О.А. Захаров, А.О. Кожевников,
О.А. Лексиков, В.П. Донцов – Донецьк: Норд-Прес, 2008. –
258 с.
4. Кожевников А.А. Импульсня промывка скважин / А.А. Ко-
жежвников, Н.Т.Филимоненко, Н.В. Жикаляк Донецк: Изд-во
«Ноулидж» (Донецкое отделение), 2010. – 275 с.
5. Кожевников А.А. Способы импульсной промывки скважин /
А.А. Кожежвников, Н.Т. Филимоненко // Науковий вісник
Национального гірничого університету. – Дніпропетровськ:,
НГУ, 2010. вип.: 6 (116) С. 28 – 32.
6. Кожевников А. А. Исследование амплитудно-частотной ха-
рактеристики импульсной промывки скважин / А. А. Ко-
жежвников, Н. Т. Филимоненко // Науковий вісник Национа-
льного гірничого університету. – Дніпропетровськ:, НГУ,
2010. вип.:7 – 8 (117 – 118) С. 62 – 68.
7. Филимоненко Н.Т. Методическое пособие по расчету пара-
метров рабочего цикла пульсационного насоса и технологии
бурения с его применением / Н.Т. Филимоненко – Донецк:
Изд-во «Вебер» (Донецкое отделение), 2009. – 70 с.
|