Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методы проектирования разработки газовых месторождений с применением боковых стволов скважин

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Методы проектирования разработки газовых месторождений с применением боковых стволов скважин"

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина» и Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ».

Научный руководитель - Ермолаев Александр Иосифович,

доктор технических наук, профессор.

Официальные оппоненты: Михайловский Александр Артёмович,

доктор технических наук, главный научный сотрудник Центра подземного хранения газа ООО «Газпром ВНИИГАЗ»;

Пятибратов Пётр Вадимович, кандидат технических наук, доцент кафедры Разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина.

Ведущая организация - ОАО «Всероссийский научно-исследовательский

нефтяной институт им. академика А.П. Крылова» (ОАО «ВНИИнефть»),

Защита диссертации состоится 2 6 декабря 2013 г. в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 511.001.01, созданного на базе ООО «Газпром ВНИИГАЗ», по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка.

Автореферат размещен на интернет-сайтах ООО «Газпром ВНИИГАЗ» www.vniigaz.gazprom.ru и Министерства образования и науки Российской Федерации.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Автореферат разослан « ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук

Николай Николаевич Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Уникальные по запасам газовые месторождения Надым-Пур-Тазовского региона Уренгойское, Ямбургское, Медвежье, а также ряд других месторождений этого региона находятся на завершающей стадии разработки, которая характеризуется истощением пластовой энергии, активным проявлением упруговодонапорного режима, ухудшением фильтрационных характеристик продуктивных пластов. На месторождениях увеличивается число скважин: с неудовлетворительным техническим состоянием; простаивающих после неудачно проведенных ремонтных работ; низкопродуктивных.

В то же время суммарные объемы остаточных запасов газа в сеноманских залежах по различным оценкам превышают несколько триллионов кубических метров газа. В этой связи значительно возрастает роль мероприятий по поддержанию в рабочем состоянии действующего фонда скважин. Необходим возврат простаивающих скважин в эксплуатацию и вовлечение в активную разработку запасов газа, в том числе верхней пачки продуктивного горизонта. Одним из возможных решений этих проблем является забуривание боковых стволов (БС) из скважин существующего фонда.

Однако в настоящее время в недостаточной мере освещены вопросы оценки эффективности применения БС в скважинах, эксплуатирующих слабосцементированные коллектора на поздней стадии разработки газовых месторождений. Кроме того, забуривание БС является дорогостоящим и сложным мероприятием, а при проектировании БС существуют значительные риски, связанные с неопределенностью в значениях геологических, технико-экономических и технологических факторов.

В таких условиях проектирование систем разработки газовых залежей с применением БС является сложной многокритериальной задачей, включающей в себя множество отдельных, но взаимосвязанных задач. Их решение связано с необходимостью привлечения экспертных суждений на различных этапах принятия проектных решений. Это может привести к слишком сильному влиянию множества субъективных факторов и, соответственно, к снижению качества и эффективности окончательных проектных решений, особенно в условиях неопределенности исходной информации.

Поэтому создание методов проектирования разработки газовых месторождений с применением БС скважин, основанных на совместном использовании геолого-гидродинамического моделирования и алгоритмов решения многокритериальных задач в условиях неопределенности исходной информации, позволит повысить качество принимаемых решений и повысить эффективность систем разработки газовых залежей с применением БС. Это и предопределяет актуальность данной работы.

Целью исследования является повышение эффективности систем разработки газовых месторождений с применением боковых стволов скважин за счет совершенствования методов их проектирования на основе совместного использования алгоритмов оптимизации и геолого-гидродинамического моделирования.

Основными задачами исследования являются:

1) создание метода определения числа скважин, выделяемых под забуривание боковых стволов при проектировании разработки залежи;

2) разработка алгоритмов выбора скважин-кандидатов на забуривание боковых стволов и определения очередности их ввода в эксплуатацию;

3) разработка алгоритмов обоснования направлений и длин горизонтальных участков боковых стволов;

4) технико-экономическая оценка эффективности применения боковых стволов скважин с использованием предлагаемых алгоритмов и их программной реализации для реального объекта добычи газа.

Методы исследования: анализ истории разработки газовых месторождений, геолого-гидродинамическое моделирование, методы нефтегазовой гидромеханики, методы теории принятия решений.

Научная новизна работы определяется следующими ее результатами.

Методы проектирования разработки газовых месторождений с применением БС скважин, предложенные в работе, представляют собой комплекс взаимосвязанных алгоритмов выбора перспективных скважин-кандидатов на забуривание БС, определения очередности их ввода в эксплуатацию, обоснования длины горизонтальных участков БС, а также их направлений. По сравнению с существующими подходами, применяемыми в аналогичных целях, комплекс позволяет учесть значительно больший объем геолого-промысловых данных и расширить область допустимых решений за счет взаимодействия геолого-гидродинамического моделирования, методов оптимизации и многокритериального анализа.

Создан метод оценки числа скважин, из которых рационально забуривание БС. Метод позволяет на стадии предварительного анализа исходной информации без проведения прогнозных расчетов технологических показателей разработки с использованием в качестве показателя прибыли от разработки залежи оценить целесообразность забуривания БС на данном этапе разработки залежи и количество скважин, выделяемых под забуривание БС при проектировании разработки залежи.

Предложены геолого-промысловые, экономико-организационные и технико-технологические критерии эффективности применения БС, позволяющие сформировать целевые функции задач проектирования разработки газовых залежей с применением БС. Использование приведенных критериев на стадии анализа исходных данных с применением метода анализа иерархий или классификационных схем позволяет выявить скважины-кандидаты, в которых забуривание БС будет наиболее эффективно, а на стадии определения стратегии разработки определить очередность их ввода в разработку.

Разработан алгоритм выбора направлений БС, который по сравнению с существующими подходами позволяет сократить временные и трудозатраты при проектировании (прежде всего при обосновании направлений БС большого количества скважин). Кроме этого алгоритм обеспечивает равномерный охват дренированием остаточных запасов газа за счет более корректного учета продуктивных характеристик скважин, их интерференции в продуктивном горизонте, а также ограничений, обусловленных работой скважин в единую

систему газосборных коллекторов.

Разработан алгоритм выбора длины горизонтального участка БС, который позволяет более корректно с использованием методов теории статистических решений обосновать длину в условиях высокой неоднородности залежи и низкой достоверности прогнозных значений геолого-технологических факторов.

Основные защищаемые положения:

1) метод оценки числа скважин-кандидатов на забуривание боковых стволов;

2) комплекс алгоритмов выбора перспективных скважин-кандидатов на забуривание БС, очередности их ввода в разработку, обоснования рациональной длины горизонтальных участков боковых стволов, а также их направлений.

3) численная апробация предлагаемых методов и их программного обеспечения при проектировании разработки реального объекта добычи газа, позволившая повысить эффективность системы разработки при применении боковых стволов скважин.

Практическая ценность полученных результатов.

Программная реализация предлагаемых алгоритмов использована при проектировании разработки одного из реальных объектов добычи газа с применением БС. На основе технико-экономических расчетов с применением разработанного комплекса сформулированы рекомендации по технологии применения БС, которые позволили поддержать действующий фонд скважин и объемы добычи газа на поздней стадии разработки, улучшить условия дренирования залежи и, как результат, повысить коэффициенты извлечения газа, а также экономическую эффективность Проекта.

Полученные в диссертации результаты использованы при выполнении следующих НИР:

- НИР «Обоснование целесообразности бурения боковых стволов при разработке месторождений на поздней стадии эксплуатации» (2009 г.);

- ОКР «Создание и внедрение энергоэффективного технологического комплекса для добычи нефти из простаивающего и малодебитного фонда скважин на основе применения многофункциональных физико-химических воздействий и инновационного оборудования» (2011 г.);

- НИР «Технико-экономическое обоснование целесообразности забуривания боковых стволов при разработке сеноманской залежи СевероУренгойского месторождения» (2011 г.).

По результатам проведенных исследований создана Программа для ЭВМ «Выбор оптимальной длины и направления для забуривания бокового ствола на бездействующем фонде скважин», Свидетельство о государственной регистрации №2012614781.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались автором на Международных и Всероссийских научных конференциях и семинарах, в том числе:

1) Восьмой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 6 окт. 2009

г.);

2) Второй Международной научно-практической конференции «Мировые

ресурсы и запасы газа и перспективные технологии их освоения (WGRR-2010)» (Москва, 29 окт. 2010 г.);

3) Третьей молодежной научно-практической конференции «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» (Москва, 13 окт. 2011 г.);

4) Девятой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» Москва, 4 окт. 2011 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 11 публикациях, включающих 5 работ, опубликованных в журналах, входящих в «Перечень ...» ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 125 наименований. Общий объем работы составляет 138 печатных страниц. Текст работы содержит 37 рисунков и 20 таблиц.

Автор выражает особую благодарность научному руководителю заведующему кафедрой Разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, д.т.н., профессору А.И. Ермолаеву. Автор также выражает свою признательность коллективу ООО "Газпром ВНИИГАЗ" в лице д.т.н., проф. Ю.Н. Васильева, д.т.н., проф.

A.Г. Потапова, к.г.-м.н. Ю.М. Фримана, д.т.н. A.A. Михайловского, д.хим.н., проф.

B.А. Истомина, д.г.-м.н. H.H. Соловьева, Г.М. Гереш, Ю.Е. Дорошенко за внимание и поддержку, проявленные к данной работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы и основные задачи исследований, научная новизна, защищаемые положения и практическая значимость проведённых исследований.

В первой главе проведен анализ истории и текущего состояния разработки сеноманских газовых залежей севера Западной Сибири. Проанализирован опыт внедрения технологии забуривания боковых стволов (БС) на Оренбургском НГКМ; выявлены область применения и основные риски применения БС при разработке газовых месторождений Надым-Пур-Тазовского региона (НПТР), находящихся на поздней стадии.

Конечной целью применения БС на поздней стадии разработки газовых месторождений являются рациональное доизвлечение запасов углеводородов и повышение конечных коэффициентов газоотдачи за счет поддержания фонда действующих скважин. При этом БС могут стать дополнительным инструментом управления разработкой газовых месторождений, повышения эффективности стратегии разработки и поддержания объемов добычи газа на поздней стадии эксплуатации месторождения.

Основными критериями, определяющими эффективность применения БС, являются:

1. Геолого-промысловые: количество остаточных запасов газа, приходящихся на бездействующие скважины; местонахождение этих запасов относительно бездействующих скважин и как следствие: местоположение точки вскрытия пласта БС; форма пространственного положения БС; длина БС в продуктивном пласте;

термобарические условия залежи; фильтрационно-емкостные свойства продуктивных отложений;

2. Экономико-организационные: стоимость остаточных запасов газа в области, не охваченной воздействием разработки действующими скважинами; дополнительная добыча газа от ввода в эксплуатацию бездействующих скважин; минимальный рентабельный дебит; оптимальный с экономической точки зрения профиль БС;

3. Технико-технологические (определяют параметры скважины с точки зрения технической возможности проводки БС): угол входа БС в продуктивный пласт; технологию бурения БС; конструкцию скважины с БС; характеристики наземного оборудования, комплекса технических средств для забуривания БС.

Несмотря на то, что падающая стадия разработки характеризуется наличием уже значительного объема информации о геологическом строении залежи, режиме ее работы, эксплуатационных характеристиках скважин и т.п., степень неопределенности данных сохраняется на высоком уровне по объективным причинам, связанным с высокой неоднородностью залежи по геолого-промысловым параметрам. Высокая неоднородность залежи в совокупности с такими факторами, как взаимовлияние между скважинами, зависимость показателей работы скважин от условий вскрытия пласта и их конструкции, неравномерное обводнение пластов по мере выработки запасов, приводят к тому, что технико-экономические показатели эффективности проведения мероприятия по забуриванию БС могут существенно отличаться для различных вариантов проводки БС. Это вызывает необходимость в применении трехмерного гидродинамического моделирования, а также в использовании математических методов поиска рациональных проектных решений в условиях неопределенности исходной информации.

Однако на текущий момент практически отсутствуют отработанные алгоритмы проектирования забуривания БС скважин, основанные на совместном использовании методов решения оптимизационных задач и трехмерного геолого-гидродинамического моделирования. Существующие подходы, как правило, основываются на широком использовании экспертных суждений и опыте разработки, на применении приближенных аналитических зависимостей, а при использовании гидродинамических симуляторов в основном ограничиваются простым перебором множества различных вариантов проводки БС для различных скважин. Такие подходы являются трудоемкими, зачастую приводят к субъективным и неоднозначным результатам, и, как правило, в недостаточной мере обеспечивают обоснованность принимаемых управленческих решений. Именно решению указанных проблем посвящена вторая глава работы.

Во второй главе автором разработаны методы проектирования разработки газовых месторождений с применением БС скважин.

Исследования, представленные в настоящей главе базируются на трудах видных российских и зарубежных специалистов таких, как X. Азиз, З.С. Алиев, К.С. Басниев, С.Н. Бузинов, А.И. Гриценко, А.И. Ермолаев, С.Н. Закиров, Г.А.Зотов, Ю.П. Коротаев, Г.Б. Кричлоу, Б.Б. Лапук, Т. Саати, Р.В. Сенюков, И.В. Серебренников, В.В. Скворцов, В.Р. Хачатуров, А.Х. Шахвердиев.

Проектирование разработки газовых залежей с применением БС является

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Исхаков, Роберт Рустямович, Москва

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина» Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ»

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ БОКОВЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН

Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

На правах рукописи

Исхаков Роберт Рустямович

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

А.И. Ермолаев

Москва -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................4

1 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БОКОВЫХ СТВОЛОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ............................7

1.1 Анализ истории и текущего состояния разработки сеноманских газовых залежей. Проблемы и возможные пути их решения.......................................................7

1.2 Опыт применения боковых стволов на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении................................................................................................................12

1.3 Область применения БС на газовых месторождениях Надым-Пур-Тазовского региона, находящихся на поздней стадии разработки.................................................16

1.4 Проблемы проектирования боковых стволов скважин. Постановка целей и задач исследования........................................................................................................19

1.4.1 Технологические и технические аспекты забуривания боковых стволов... 19

1.4.2 Проектирование разработки при применении боковых стволов.................23

Выводы по разделу 1......................................................................................................26

2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАЗРАБОТКИ ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ БОКОВЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН..................27

2.1 Основные этапы проектирования разработки месторождения с применением боковых стволов скважин................................................................................................27

2.2 Метод оценки рационального числа скважин-кандидатов, подлежащих восстановлению забуриванием боковых стволов.........................................................29

2.3 Метод выбора скважин-кандидатов на забуривание боковых стволов..............31

2.3.1 Модификация, основанная на методе анализа иерархий...........................32

2.3.2 Формирование критериев с использованием метода нечетких множеств. 41

2.3.3 Модификация, основанная на использовании классификационных схем .42

2.4 Алгоритм выбора оптимального направления для забуривания боковых стволов . ....................................................................................................................................47

2.5 Алгоритм выбора оптимальной длины горизонтального участка, в условиях неопределенности исходной геолого-промысловой информации..............................73

2.5.1 Оценка продуктивности скважин с боковым горизонтальным стволом......73

2.5.2 Оптимизация длины горизонтального участка бокового ствола без учета факторов неопределенности.......................................................................................81

2.5.3 Оптимизация длины горизонтального участка бокового ствола с учетом технологических и геологических факторов неопределенности и использованием аналитических зависимостей дебита скважин...........................................................89

2.5.4 Оптимизация длины горизонтального участка бокового ствола с использованием постоянно действующей геолого-технологической модели.........95

Выводы по разделу 2......................................................................................................96

3 ЧИСЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕТОДОВ И ИХ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗРАБОТКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРЕХМЕРНОЙ ПОСТОЯННО ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕАЛЬНОГО ОБЪЕКТА ДОБЫЧИ ГАЗА............................................................97

3.1 Краткая характеристика геолого-технологической модели и схемы проведения расчетов основных технологических показателей разработки при оценке эффективности мероприятий по забуриванию боковых стволов................................97

3.2 Краткая характеристика исследуемого объекта разработки.............................102

3.3 Оценка рационального числа скважин, подлежащих восстановлению забуриванием БС...........................................................................................................104

3.4 Обоснование выбора скважин-кандидатов на забуривание боковых стволов. 105

3.5 Оценка продуктивности скважин с боковым стволом по результатам газодинамических исследований вертикальных скважин на стационарных режимах

108

3.6 Оптимизация длины горизонтального участка по результатам

гидродинамического моделирования...........................................................................111

3.6.1 Оценка величины скин-фактора скважин с боковым стволом..................111

3.6.2 Оптимизация длины горизонтального участка бокового ствола...............112

3.7 Исследование влияния работы боковых стволов на работу соседних кустовых скважин. Выбор оптимального направления забуривания боковых стволов...........114

3.8 Расчет варианта разработки месторождения с забуриванием боковых стволов. Оценка технологического эффекта по сравнению с базовым (без забуривания боковых стволов) вариантом........................................................................................120

3.9 Оценка экономического эффекта от применения боковых стволов.................120

Выводы по разделу 3....................................................................................................122

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................124

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................................................................127

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время значительная часть газодобычи в Российской Федерации обеспечивается за счет сеноманских залежей месторождений севера Западной Сибири. Базовые месторождения Уренгойское, Ямбургское, а также ряд других месторождений этого региона находятся на заключительном этапе разработки, который характеризуется истощением пластовой энергии, активным проявлением упруговодонапорного режима, ухудшением фильтрационных характеристик продуктивных пластов.

На месторождениях растет число скважин с неудовлетворительным техническим состоянием, скважин, простаивающих после неудачно проведенных ремонтных работ, низкопродуктивных скважин. Большинство скважин вертикальные, но в таких скважинах еще имеется достаточно высокий, необводненный этаж газоносности со значительными по объемам остаточными запасами газа. По различным оценкам суммарные объемы остаточных запасов газа в сеноманских залежах превышают несколько триллионов кубических метров газа [4, 24, 64-66, 68-72, 79-80].

Поэтому на текущий момент значительно возрастает роль мероприятий по поддержанию действующего фонда скважин на газовых месторождениях, находящихся на стадии падающей добычи. Необходим возврат простаивающих скважин в работу и вовлечение в активную разработку запасов газа верхней пачки продуктивного горизонта, характеризующейся, как правило, относительно низкими фильтрационными свойствами пород-коллекторов, что в условиях низких пластовых давлений зачастую предопределяет низкую эффективность применяемых в настоящее время технологий ремонта скважин.

В этой связи для поддержания добычи газа требуются новые технико-технологические решения. Одним из таких решений является забуривание боковых стволов (БС) из существующего фонда скважин.

Однако в настоящее время в недостаточной мере освещены вопросы оценки эффективности применения БС в скважинах, эксплуатирующих слабосцементированные коллектора на поздней стадии разработки газовых месторождений. Кроме того, забуривание БС является дорогостоящим и сложным мероприятием, а при проектировании БС существуют значительные риски, связанные с неопределенностью в значениях геологических, технико-экономических и технологических факторов.

В таких условиях проектирование систем разработки газовых залежей с

применением БС является сложной многокритериальной задачей, включающей в себя множество отдельных, но взаимосвязанных задач. Среди таких задач следует отметить: выбор скважин-кандидатов на забуривание БС; обоснование конструкции (в том числе, профиля БС, длины горизонтального участка, азимутального направления и т.д.); определение производительности скважин с БС; оценку технологического и экономического эффекта от мероприятия с учетом интерференции БС с соседними действующими скважинами, а также с другими проектируемыми стволами.

Их решение связано с необходимостью привлечения экспертных суждений на различных этапах принятия проектных решений. Это может привести к слишком сильному влиянию множества субъективных факторов и, соответственно, к снижению качества и эффективности окончательных проектных решений, особенно в условиях неопределенности исходной информации.

Поэтому создание методов проектирования разработки газовых месторождений с применением БС скважин, основанных на совместном использовании геолого-гидродинамического моделирования и алгоритмов решения многокритериальных задач в условиях неопределенности исходной информации, позволит повысить качество принимаемых решений и повысить эффективность систем разработки газовых залежей с применением БС. Это и предопределяет актуальность данной работы.

Таким образом, объектом исследования в настоящей работе является процесс разработки сеноманских газовых залежей с применением БС из скважин существующего фонда.

Целью исследования является повышение эффективности систем разработки газовых месторождений с применением боковых стволов скважин за счет совершенствования методов их проектирования на основе совместного использования алгоритмов оптимизации и геолого-гидродинамического моделирования.

С учетом вышесказанного обозначены основные задачи исследований:

1) создание метода определения числа скважин, выделяемых под забуривание боковых стволов при проектировании разработки залежи;

2) разработка алгоритмов выбора скважин-кандидатов на забуривание боковых стволов и определения очередности их ввода в эксплуатацию;

3) разработка алгоритмов обоснования направлений и длин горизонтальных участков боковых стволов;

4) технико-экономическая оценка эффективности применения боковых стволов скважин с использованием предлагаемых алгоритмов и их программной реализации для реального объекта добычи газа.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1) метод оценки числа скважин-кандидатов на забуривание боковых стволов;

2) комплекс алгоритмов выбора перспективных скважин-кандидатов на забуривание БС, очередности их ввода в разработку, обоснования рациональной длины горизонтальных участков боковых стволов, а также их направлений.

3) численная апробация предлагаемых методов и их программного обеспечения при проектировании разработки реального объекта добычи газа, позволившая повысить эффективность системы разработки при применении боковых стволов скважин.

Исследования, представленные в настоящей диссертации базируются на трудах видных российских и зарубежных специалистов таких, как X. Азиз [1], З.С. Алиев [3], К.С. Басниев [8], Бузинов С.Н. [14], А.И. Гриценко [25], А.И. Ермолаев [31, 34], С.Н. Закиров [43], Г.А.Зотов [45], Ю.П. Коротаев [60], Г.Б. Кричлоу [63], Б.Б. Лапук [73], Р.В. Сенюков [96], В.В. Скворцов [102], В.Р. Хачатуров [110], А.Х. Шахвердиев [112].

Основные результаты диссертации были опубликованы в работах [46-56].

Диссертация выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина» и Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ».

Автор выражает особую благодарность научному руководителю заведующему кафедрой Разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, д.т.н., профессору А.И. Ермолаеву. Автор выражает признательность своему отцу Исхакову P.M., а также коллективу ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в лице д.т.н., проф. Ю.Н. Васильева, д.т.н., проф.

A.Г. Потапова, к.г.-м.н. Ю.М. Фримана, д.т.н. A.A. Михайловского, д.хим.н., проф.

B.А. Истомина, д.г.-м.н. H.H. Соловьева, Г.М. Гереш, Ю.Е. Дорошенко за внимание и поддержку, проявленные к данной работе.

1 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БОКОВЫХ СТВОЛОВ

ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ

1.1 Анализ истории и текущего состояния разработки сеноманских газовых залежей. Проблемы и возможные пути их решения

История освоения уникальных по запасам газовых месторождений Западной Сибири начинается с 70-х годов, характеризуемых ускоренной разведкой и вводом в разработку сеноманских залежей месторождений Надым-Пур-Тазовского региона (НПТР): Медвежьего (1972 г.), Уренгойского (1978 г.), Ямбургского (1985 г.) и других [6872, 79-801-

Одним из главных факторов, определявших стратегию освоения газовых месторождений НПТР являлись огромные размеры структур по площади (сотни и тысячи квадратных километров). Большие размеры залежей, наличие обособленных участков, в сочетании с невысокой степенью изученности, предопределила необходимость поэтапного освоения месторождений [4, 24, 64-66, 68-72, 79-80].

Так, например, разница во времени пуска первого (южного) и последнего (северного) участков Медвежьего месторождения составила семь лет, а сеноманской залежи Уренгойской площади Уренгойского месторождения - шесть лет (между запуском УКПГ-1 и УКПГ-1АС), с учетом запуска Таб-Яхинского участка в 2003 г. - 25 лет. Разновременность ввода накладывает особые условия на реализацию мероприятий, направленных на регулирование разработки по причинам дифференциации давлений на различных участках залежей, внутрипластовых перетоков газа, различных темпов обводнения продуктивных горизонтов и т.п.

Другой характерной особенностью освоения крупных газовых залежей является применение центрально-групповой схемы размещения эксплуатационных скважин, как правило, в присводовых частях структур. С одной стороны, такая схема положительно отражается на технико-экономических показателях работы добывающих предприятий, а с другой приводит к формированию региональных депрессионных воронок и неравномерной выработке запасов газа по площади залежи [4, 24, 64-66, 68-72, 79-80].

Практически все сеноманские газовые залежи являются массивными или пластово-массивными, водоплавающими, т.е. подстилаются подошвенной водой по всей площади газоносности. Данная особенность обусловливает необходимость применения дифференцированной схемы вскрытия продуктивных горизонтов, с целью равномерной отработки разреза и предотвращения преждевременного прорыва пластовой воды к забоям скважин. Суть дифференцированного вскрытия заключается

в том, что, во-первых, скважины перфорируются в различных частях разреза, во-вторых, они не добуриваются до поверхности ГВК [68, 80].

Опыт разработки сеномана позволяет выделить основные проблемы, возникающие при разработке таких залежей. Как известно, подход к геологическому изучению залежей был основан и основывается на методике ускоренной разведки. В связи с этим, на стадии первичного проектирования ученым и специалистам пришлось столкнуться с первой проблемой, а именно, необходимостью принятия решений в условиях неопределенности, связанной с недоизученностью параметров. Действительно, в процессе изучения уже на стадии эксплуатации величина начальных запасов газа увеличилась на 42%, уровни годовой добычи возросли на 17%, фонд скважин на сегодняшний день на 60% превышает первоначальный проектный [68, 80].

Неопределенность исходной информации проявляется не только на стадиях разведки и доразведки, но и (зачастую еще в большей мере) в процессе разработки месторождения. Первые проектные документы по разработке газовых залежей составлялись, исходя из предположения о газовом режиме работы пласта. Однако опыт показал, что активность водонапорного бассейна проявляется уже на начальных стадиях, что значительно осложняет разработку. На поздних стадиях эксплуатации месторождения решение проблемы обводнения эксплуатационного фонда скважин становится ключевой.

Все большее количество скважин из-за естественного подъема ГВК обводняется пластовыми водами. Максимальный подъем ГВК, к примеру, на Уренгойском месторождении сегодня составляет 50-70 м. В результате обводнения возникает необходимость периодического проведения капитальных ремонтов по водоизоляции и других мероприятий по восстановлению продуктивности скважин. Однако возможность проведения таких мероприятий зависит от конкретных геологических и технических условий, а результаты не всегда оказываются успешными, что приводит к ежегодному увеличению простаивающего фонда скважин.

Условно бездействующий фонд скважин можно разделить на группы скважин, ожидаю�