Моделирование и расчет автоколебательного режима скважины с песчаной пробкой на языке программирования Python
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. При эксплуатации скважин в песчаных коллекторах наблюдается разрушение скелета пласта и поступление частиц песка на забой скважины. В результате в стволе скважины образуется определенной высоты слой песка (от нескольких десятков до сотен метров), называемый песчаной пробкой.Чтобы понять специфику проблемы возникновения песчаной пробки, необходимо рассмотреть изменение сопротивления, оказываемого песчаной пробкой в различных ее состояниях потоку фильтрующейся через нее жидкости. Гидравлическое сопротивление песчаной пробки, находящейся в псевдоожиженном (взвешенном) состоянии, является существенно иной функцией дебита, чем гидравлическое сопротивление плотноупакованной пробки, частицы которой неподвижны. При низкой скорости добычи песчаная пробка формируется в нижней части скважины. При увеличении скорости добычи происходит постепенный переход пробки в псевдоожиженное состояние, вызванный сцеплением между частицами.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. 5
1 Теоретическая часть. 8
1.1 Анализ причин образования песчаной пробки на забоях скважин. 8
1.2 Способы предотвращения образования песчаных пробок на забоях
скважин. 10
1.3 Влияние процесса образования песчаной пробки на работу скважины.. 13
2 Аналитическая часть. 19
2.1 Методы борьбы с песчаными пробками. 19
2.2 Гидравлическое сопротивление в стволе вертикальной газовой скважины.. 23
2.3 Распределение давления в стволе скважины в условиях перекрытия интервала перфорации. 31
2.4 Математическая модель процесса. 37
2.5 Алгоритм роя частиц. 46
3 Практическая часть. 50
3.1 Формулировка задачи. 50
3.2 Реализация алгоритма. 51
3.3 Задание границ и анализ полученных результатов. 55
Заключение. 59
Список использованных источников. 60
Приложение А (обязательное) Листинг кода. 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Гасумов, Р.А. Опытно-промышленные испытания технологии и технических средств по удалению глинисто-песчаных пробок в условиях АНПД/ Р.А. Гасумов, В.А. Машков, А.А. Сингуров и др. // Сборник научных статей ООО «СевкавНИПИгаз». – 2003. – С. 162-171.
Вяхирев, Р.И. Разработка месторождений природных газов / Р.И. Вяхирев, А.И. Гриценко, P.M. Тер-Саркисов. – Москва: Недра-Бизнесцентр, 2002. - 880 с.
Вяхирев, Р.И. Разработка месторождений природных газов / Р.И. Вяхирев, А.И. Гриценко, P.M. Тер-Саркисов. – Москва: Недра-Бизнесцентр, 2002. - 880 с.
Басарыгин, Ю.М. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации (Справ. Пособие в 6 т) / Ю.М. Басарыгин, В.Ф. Будников, А.И. Булатов. - Москва: Недра, 2003. - 399 с.
Стрижов, И.Н. Добыча газа / И.Н. Стрижов, И.Е. Ходанович. - Москва - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. - 376 с.
Мирзаджанзаде, А.Х. Основы технологии добычи газа / А.Х. Мирзаджанзаде. - Москва: Недра, 2003. - 881 с.
Ланчаков, Г.А. Повышение эффективности доразработки сеноманских газовых залежей на основе системного совершенствования технологий добычи и подготовки газа / Г.А. Ланчаков // Диссертация, 2006. - 140 с.
Тер-Саркисов, P.M. Разработка месторождений природных газов / Р.М Тер- Саркисов – Москва: Недра, 1999. - 659 с.
Листак, М.В. Проблемы предотвращения пескообразования и удаления песчаных пробок в обводняющихся газовых скважинах / М.В. Листак // Время колтюбинга. – 2014. – С. 12-14
Вяхирев, Р.И. Теория и опыт добычи газа / Р.И. Вяхирев, Ю.П. Коротаев, Н.И. Кабанов. - Москва: Недра, 1998. - 479 с.
Иванова, М.М. Нефтегазопромысловая геология /М.М. Иванова, И.П. Чоловский, Ю.И. Брагин. - Москва: Недра-Бизнесцентр, 2000. - 414 с.
Закиров, С.Н. Проектирование и разработка газовых месторождений / С.Н. Закиров, Б.Б. Лапук. - Москва: Недра, 1974. - 376 с.
Проблема образования песчаных пробок на забое скважины является актуальной при эксплуатации месторождений, особенно на газовых месторождениях, которые находятся на завершающей стадии разработки. Это происходит из-за снижения скорости потока, дебита и эффекта «самозадавливания» скважины.Песчаная пробка является отложением в стволе скважины некоторой породы, которую выносит из рыхлых пластов при добыче газа, и может достигать от десятков до сотен метров. Последствием образования песчаной пробки в скважине может стать замедленное поступление флюида в скважину.Если рассматривать газовые скважины, то можно сказать, что при обводнении скважины (на поздней стадии разработки) вынос песка становится только интенсивнее. В этом случае вода вымывает из цементного раствора глинистые составляющие, которые являются т.н. связующим звеном, а потом и сам песок. Обводнение может спровоцировать вымывание песка даже из долгого времени не пескующих скважин, даже не смотря на снижение депрессии. начинают накапливать песок на забое. Из всего вышеперечисленного можно сделать следующий вывод. В газовых скважинах обводненность является одной из главных причин возникновения песчаных пробок.Стоит упомянуть, что разрушение призабойной зоны, согласно исследованиям Р.А. Гасумова [1], может возникнуть вследствие понижения давления, возникающего при освоении и эксплуатации скважины либо повышения давления при вскрытии пласта.Степень разрушения коллекторов зависит от упругих свойств и депрессии в коллекторах. Процесс разрушения наблюдается в большинстве скважин и зависит от механических свойств продуктивного пласта и технологии эксплуатации. Из-за этого необходимо принимать меры для предотвращения или снижения интенсивности выноса песка в ствол скважины.