Как обустроить мансарду?



Как создать искусственный водоем?



Как наладить теплоизоляцию?



Как сделать стяжку пола?



Как выбрать теплый пол?



Зачем нужны фасадные системы?



Что может получиться из балкона?


Главная страница » Энциклопедия строителя

содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3]

страница - 0

Математическое моделирование процессов изоляции водопритока в газовые скважины гелеобразующими композициями «АЗИМУТ-Z»

Федоров К.М.(1), Ярославов А.О.(1), Андреев В.Е.(2), Дубинский Г.С. (dubinsky@ufanet.ru) (3)

(1)Тюменский государственный университет, (2)Центр химической механики нефти АН Республики

Башкортостан, (3)ОАО «Азимут».

1.Проблемы изоляции водопритока и задачи моделирования.

Причины обводнения газовых скважин достаточно разнообразны, но можно выделить два основных механизма поступления воды в продукцию, когда запасы газа не выработаны. Первая относится к геологическим или естественным причинам и связана с прорывом подстилающей воды в интервалы перфорации скважин. Проблеме математического описания конусообразования подстилающей воды вблизи скважин посвящено достаточно большое количество работ, приведем лишь последнюю монографию АП Телкова, где можно найти обзор работ в этом направлении [1].

Второй технической проблемой являются заколонные перетоки воды из выше или нижележащих водоносных пластов. Качество цементирования скважин в силу различных технологических и технических проблем оставляет желать лучшего, поэтому в конструкции многих скважин имеются каналы, которые являются источником межпластовых перетоков.

Промысловый опыт показал, что использование гелеобразующих композиций для ликвидации или ограничения водопритока является более эффективной технологией по сравнению с применением стандартных тампонажных растворов [2]. Причиной такой эффективности является более глубокое проникновение гелеобразующих композиций (до реакции гелеобразования композиции представляют из себя раствор мало отличающийся по вязкости от воды). Технология изоляции водопритока в случае конусообразования воды заключается в селективной закачке композиций в нижний интервал перфорации и закрытии скважины на время гелеобразования. Создание таким образом гелевого экрана препятствует проникновению воды из нижележащего конуса в интервал перфорации. При обнаружении заколонных перетоков воды производится перфорация в интервале водоносного горизонта, из которого поступает вода с последующей закачкой гелеобразующей композиции. После времени гелеобразования производится цементирование интервала с установкой цементного моста.

Анализ существующих методов изоляции водопритока в газовых скважинах показывает, что основной целью математического моделирования процесса и основными проблемами прогноза являются следующие задачи. Первая заключается в расчете размеров устанавливаемого гелевого экрана и времени гелеобразования, вторая задача состоит в расчете «прочности» устанавливаемого экрана и последняя задача определяется как оптимизация объемов и состава закачки гелеобразующей композиции. Определение времени гелеобразования и оптимизация композиционного состава, выполняется с помощью физико-химического исследования. Остальное определяют с использованием методик математического моделирования гидродинамики процесса.

2.Математическое моделирование.

Гелеобразующая композиция «Азимут-Z» представляет из себя алюмосиликаты, растворенные в кислоте. Процесс гелеобразования композиции начинается по мере нейтрализации кислоты в растворе: при растворении алюмосиликатов вязкость композиции невелика и мало отличается от вязкости воды, после полного растворения и гелеобразования состав имеет достаточно высокую эффективную вязкость (более 100 сПз) и проявляет выраженные пластические свойства (начальное напряжение сдвига составляет около 100 Па). Реологические свойства получаемых гелей представлены в разделе физико-химических исследований.


Таким образом, моделирование закачки гелеобразующей композиции описывается в рамках однофазной фильтрации. Примем, что течение жидкости в призабойной зоне скважины является радиальным. Будем также считать, что водоносный пропласток или интервал конуса подошвенной воды является однородным по проницаемости и пористости. Новизна и основные характеристики модели проявляются на этапе моделирования процессов при пуске скважины с установленным гелевым барьером.

Процесс установления стационарного распределения геля описывается двухфазной фильтрацией воды (ньютоновской жидкости) и геля (пластической жидкости), изученность которой далека от завершенности. Обычно исследуются стационарные, установившиеся распределения пластической жидкости в пласте [3, 4, 5]. В работе [4] разработана теория движения двухфазной жидкости (воды и нефти), где нефть обладает пластическими свойствами. В этой работе большинство решений также получено для стационарного случая распределения целиков неподвижной нефти в пласте. Такие {распределения целиков названы предельно равновесными.

Будем также рассматривать установившуюся фильтрацию воды в призабойной зоне скважины через стационарный гелевый барьер. Жидкости (воду и гель) будем считать несжимаемыми и не реагирующими, скелет пористой среды примем недеформируемым. При радиальной фильтрации градиент давления возрастает с расстоянием от скважины, поэтому часть геля, находящегося в зоне, где градиент давления больше предельного

значения grad p > G, будет выноситься обратно в скважину. Предельный градиент давления для пластических

жидкостей введен AM Мирзаджанзаде [6, 7] и определяется из соображений размерности как

G = (а • Т0 )/-y/k0" где СС - безразмерный эмпирический коэффициент (CL ~ 0.01); ко - абсолютная

проницаемость пористой среды.; Т - предельное напряжение сдвига.

Такой процесс описывается уравнением сохранения массы движущейся воды и законом Дарси:

I JL(r. (1 - a)muw ) = 0; m(1 - a)u„ = -(1)

Здесь, m - пористость коллектора; a - объемная концентрация геля в пористой среде; U w - среднемассовая

скорость воды; ^ - абсолютная проницаемость коллектора; - динамическая вязкость воды; kw - безразмерная

относительная фазовая проницаемость по воде. Связь между концентрацией геля и абсолютной проницаемостью пористой среды задается обобщенным законом Козени-Кармана [7]

k/k0 = (mlm0 У = (1 - a)n(2)

В соотношении (2) ^ и m0 - проницаемость и пористость определены как начальные параметры среды; к -проницаемость однотипной породы обладающей пористостью m. Если же рассматривать пористую среду,

заполненную неподвижным гелем с концентрацией a, то под величиной к следует понимать проницаемость модифицированной среды для подвижной водной фазы, для классического случая значение показателя n равно 3 (в дальнейшем это значение используется в расчетах.

Для полярных жидкостей, таких как нефть и вода, в работе [8] рассматривается зависимость предельного градиента давления от насыщенности вяжоггластической фазы. Так как гель на 60-80 % состоит из воды, то межфазное взаимодействие с водной фазой минимальное. Поэтому в данной работе величина G принимается зависящей только от исходного значения абсолютной проницаемости пористой среды (^) и свойств самой

пластической жидкости (Т).


3. Аналитическое решение поставленной задачи.

Система уравнений (1) имеет два основных типа решения. Первый соответствует области dp/dr = G, где распределение объемной концентрации геля не постоянно, второй тип соответствует зоне, где dp j dr Ф G, но

к(r) = const и a(r) = const.

Решения для распределения давления в этих областях имеют следующий общий вид:

p(r) = G^r + B ,a = 1

V r J

для

dp/dr = G

(3)

p(r)

4

к (a)

ln(r) + B1, a = const для dp/dr Ф G

Здесь, A, B, A1 и B1 - константы интегрирования.

На неизвестных границах сшивка решений задается условиями сохранения потока воды и равенства давлений.

Принципиально возможные типы решений для добывающей скважины имеют вид, представленный на рис.1. На этом рисунке пронумерованные зоны характеризуются следующим образом: из зоны 1 гель полностью

вытесняется в скважину, так как dp/dr > G , зона 2 соответствует области, из которой гель вытесняется частично (dp I dr = G), в зоне 2 гель находиться в исходном невозмущенном состоянии, так как с момента пуска

скважины и до момента полного перераспределения геля в этой зоне dp/dr < G; зона 3 является удаленной,

геля в ней нет, но влияние перераспределенных фильтрационных потоков на данную зону также присутствует. Аналогичное разбиение решения на области, где градиент давления больше, меньше либо равен критическому значению (G), также предложено в [4].

Для решения задачи необходимо задать краевые условия на границах призабойной зоны (забойное давление

p w и давление на контуре питания pb). Для определения констант интегрирования в решении (3) запишем условия

сшивки решений на выделенных границах Гх,Г2 и r^. В результате алгебраических преобразований полученная система уравнений сшивки решений сводится к системе из двух трансцендентных уравнений относительно двух неизвестных координат r1 и r2 :

Г

ln

V rfe J

+ ln

f -1

V r2 J

r

+ ln

rfrw

V rb(1 - a0)П

+

r2

rfG

0

(4)

lr1 - C0r 2 = 0> C0 = (1 - a0)П

Г

— ln^) +—ln

r

rb

rwrf V w f J

+

pb - p

rfG

^ +1 = 0

rf

(5)

r2 - rf = 0

w

f



Кимтек силикон опт. Прайс лист kimtek купить оптом www.maxim-stroy.ru.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3]

© ЗАО "ЛэндМэн"