RU2386805C1 - Creation method of low-premeability of screen in porous medium - Google Patents
Creation method of low-premeability of screen in porous medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386805C1 RU2386805C1 RU2009102924/03A RU2009102924A RU2386805C1 RU 2386805 C1 RU2386805 C1 RU 2386805C1 RU 2009102924/03 A RU2009102924/03 A RU 2009102924/03A RU 2009102924 A RU2009102924 A RU 2009102924A RU 2386805 C1 RU2386805 C1 RU 2386805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- screen
- formation
- solution
- injection well
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам создания малопроницаемого экрана в пористой среде в изолируемой зоне пласта при хранении газа в подземном хранилище в пористых пластах-коллекторах, а именно к способам ограничения нежелательного движения пластовых флюидов в пористых средах, и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.The invention relates to methods for creating a low-permeability screen in a porous medium in an isolated zone of a formation when storing gas in an underground storage in porous reservoirs, and in particular, to methods for restricting the undesirable movement of formation fluids in porous media, and can be used in the oil and gas industry.
Эксплуатация подземных хранилищ газа (ПХГ) в пластах-коллекторах существенно осложняется вследствие перетоков газа за пределы проектных гипсометрических отметок по зонам и прослоям пласта с аномально высокими коллекторскими свойствами, а также вследствие преждевременного обводнения эксплуатационных скважин при отборе газа из ПХГ, происходящего:The operation of underground gas storages (UGS) in reservoirs is significantly complicated due to gas flows beyond the design hypsometric marks on zones and interlayers of the reservoir with abnormally high reservoir properties, as well as due to premature flooding of production wells during gas extraction from UGS, occurring:
- вследствие недостаточно полного замещения в пористой среде воды газом в окрестности скважины при нагнетании последнего в пласт-коллектор ПХГ и выдавливания воды из низкопроницаемых, неосушенных прослоев в ствол скважины при последующем отборе газа из ПХГ;- due to insufficient complete replacement of water in a porous medium by gas in the vicinity of the well when the latter is injected into the reservoir of the UGSF and squeezed out of water from low-permeable, non-dried interlayers into the wellbore during subsequent gas extraction from the UGS;
- вследствие подъема воды к забою эксплуатационных скважин через литологические «окна»;- due to the rise of water to the bottom of production wells through lithological "windows";
- вследствие падения давления в пласте в окрестности эксплуатационной скважины и, как следствие, конусообразных прорывов пластовой воды из нижележащих водоносных горизонтов;- due to the pressure drop in the reservoir in the vicinity of the production well and, as a consequence, cone-shaped breakthroughs of produced water from the underlying aquifers;
- вследствие массированного внедрения пластовой воды в газонасыщенную область пласта ПХГ при наличии высокопроницаемых зон вблизи газоводяного контакта (ГВК).- due to the massive introduction of formation water into the gas-saturated region of the UGS reservoir in the presence of highly permeable zones near the gas-water contact (GWC).
Для исключения этих осложнений, приводящих к снижению эффективности эксплуатации скважин ПХГ и представляющих угрозу для экологического состояния окружающей среды, создают внутрипластовые малопроницаемые экраны.To eliminate these complications, leading to a decrease in the efficiency of operation of underground gas storage wells and posing a threat to the ecological state of the environment, in-situ low-permeability screens are created.
Теоретической основой создания внутрипластовых экранов является снижение фазовой проницаемости пористой среды для пластовой жидкости и газа при закачке через скважины в зону пласта-коллектора, подлежащую изоляции, экранирующих жидкостей различной природы - цементных растворов, гидрофобизаторов, пены, эмульсий и т.п.The theoretical basis for creating in-situ screens is to reduce the phase permeability of the porous medium for the formation fluid and gas when injecting through the wells into the reservoir zone to be isolated, shielding fluids of various nature - cement mortars, water repellents, foam, emulsions, etc.
Наиболее эффективным средством для создания внутрипластовых экранов с целью изоляции нежелательного движения воды и особенно газа является образование в пористой среде пены из раствора пенообразователя на основе поверхностно-активного вещества (ПАВ) и газа. Согласно результатам лабораторных исследований, приведенных в монографии (Эксплуатация подземных хранилищ газа., Каримов М.Ф., М.: Недра, 1981), пена, образованная в пласте из раствора пенообразователя и газа, представляет собой неравновесную дисперсную систему и, в зависимости от концентрации ПАВ в растворе и насыщенности газом пористой среды, может на несколько порядков снижать фазовую проницаемость пористой среды, особенно для газа.The most effective tool for creating in-situ screens in order to isolate the undesirable movement of water and especially gas is the formation of foam in a porous medium from a solution of a foaming agent based on a surfactant and gas. According to the results of laboratory studies presented in the monograph (Operation of underground gas storages., Karimov MF, M .: Nedra, 1981), the foam formed in the reservoir from a solution of foaming agent and gas is a nonequilibrium disperse system and, depending on surfactant concentration in a solution and gas saturation of a porous medium can decrease the phase permeability of a porous medium by several orders of magnitude, especially for a gas.
Известен способ создания экрана путем закачки раствора пенообразователя в цепочку скважин в зоне предполагаемой утечки газа в пласте-коллекторе (US 3330352, 1967, US №3393738, 1968). Согласно указанному способу в результате механического перемешивания раствора пенообразователя и потока газа в пласте, подлежащем изоляции, в пористой среде образуется пена, которая обладает изолирующими свойствами. Рекомендуемая концентрация ПАВ в растворе пенообразователя составляет от 0,001% до 10 мас.%. С целью повышения стабильности образуемой в пласте пены в раствор пенообразователя добавляют загуститель. При этом раствор пенообразователя нагнетают в пласт в объеме, достаточном для образования сплошного экрана, двумя порциями, причем концентрация ПАВ в первой порции составляет от 1% до 10 мас.%, а во второй - от 0,001% до 1 мас.%. Данному способу свойственны следующие недостатки: при закачке раствора пенообразователя во все скважины цепочки для получения приемлемого результата необходимо закачивать очень большие объемы раствора. Нагнетание раствора пенообразователя в цепочку скважин с постоянным расходом приводит к повышению пластового давления. Для поддержания постоянного расхода необходимо повышать давление нагнетания, что не всегда осуществимо, а снижение расхода увеличивает сроки создания экрана в пласте.There is a method of creating a screen by injecting a foaming solution into a chain of wells in the zone of the alleged gas leak in the reservoir (US 3330352, 1967, US No. 3393738, 1968). According to the specified method, as a result of mechanical mixing of the foaming agent solution and the gas flow in the formation to be isolated, a foam is formed in the porous medium, which has insulating properties. The recommended concentration of surfactant in the foaming agent solution is from 0.001% to 10 wt.%. In order to increase the stability of the foam formed in the formation, a thickener is added to the foaming agent solution. In this case, the foaming agent solution is injected into the formation in a volume sufficient to form a continuous screen in two portions, the surfactant concentration in the first portion being from 1% to 10 wt.%, And in the second from 0.001% to 1 wt.%. This method has the following disadvantages: when injecting a foaming agent solution into all the wells of the chain, very large volumes of solution must be pumped to obtain an acceptable result. The injection of a foaming solution into a chain of wells with a constant flow rate leads to an increase in reservoir pressure. To maintain a constant flow rate, it is necessary to increase the discharge pressure, which is not always feasible, and reducing the flow rate increases the time required to create a screen in the formation.
Известен способ создания экрана в пласте, при котором пенообразующий раствор с концентрацией ПАВ 0,01-5 мас.% закачивают в нагнетательные скважины, чередующиеся с разгрузочными (US №3306354, 1967 и US №3379260, 1968). При этом разгрузочные скважины оставляют открытыми и по изливающейся из них жидкости контролируют образование сплошного барьера на основе контроля концентрации ПАВ в этой жидкости.There is a method of creating a screen in the reservoir, in which a foaming solution with a surfactant concentration of 0.01-5 wt.% Is pumped into injection wells, alternating with discharge wells (US No. 3,306,354, 1967 and US No. 3379260, 1968). At the same time, the unloading wells are left open and the formation of a continuous barrier is controlled by the liquid pouring out from them, based on the control of the surfactant concentration in this liquid.
Описанный способ создания экрана является более рациональным вследствие возможности контроля чрезмерного повышения пластового давления и получения в пласте сплошного барьера из раствора пенообразователя благодаря наличию разгрузочных скважин. Однако данному способу также свойственны вышеуказанные недостатки, кроме того, в нем также отсутствуют рекомендации по определению оптимального объема раствора пенообразователя и газа, необходимых для создания экрана.The described method of creating a screen is more rational due to the ability to control an excessive increase in reservoir pressure and to obtain a continuous barrier from the foaming solution in the reservoir due to the presence of discharge wells. However, this method is also characterized by the above disadvantages, in addition, it also lacks recommendations for determining the optimal volume of a foaming agent and gas solution necessary to create a screen.
Более близким к описываемому изобретению является способ создания пенного экрана (барьера) в пласте при подземном хранении газа (SU №1385438, 1986). Согласно этому изобретению раствор пенообразователя закачивают в пласт в зоне предполагаемой изоляции потока газа через проведенные чередующиеся нагнетательные и разгрузочные скважины. На первом этапе раствор закачивают в ряд нагнетательных скважин, чередующихся с разгрузочными, до появления раствора пенообразователя в отбираемой из разгрузочных скважин жидкости, причем дебит разгрузочных скважин должен превышать приемистость нагнетательных. После появления раствора в разгрузочных скважинах нагнетательные скважины останавливают и раствор пенообразователя закачивают в разгрузочные скважины, причем объем раствора, закачанного на втором этапе, составляет 2/3 от объема раствора, закачанного в пласт на первом этапе.Closer to the described invention is a method of creating a foam screen (barrier) in the formation during underground storage of gas (SU No. 1385438, 1986). According to this invention, the foaming agent solution is pumped into the formation in the zone of the alleged isolation of the gas flow through alternating injection and discharge wells. At the first stage, the solution is pumped into a series of injection wells alternating with discharge wells until a foaming solution appears in the liquid taken from the discharge wells, and the discharge rate of the discharge wells must exceed the injection rate. After the appearance of the solution in the discharge wells, the injection wells are stopped and the foaming solution is pumped into the discharge wells, the volume of the solution injected in the second stage being 2/3 of the volume of the solution injected into the formation in the first stage.
Недостатки способа заключаются в необходимости использования большого числа скважин высокого расхода пенообразователя и количества газа, используемых для пенообразования для обеспечения относительно надежного перекрытия проектного участка. При этом известный способ не решает в полной мере вопросы контроля надежности перекрытия изолируемого участка, вопросы распространения экрана за пределы крайних скважин. Кроме того, данный способ не позволяет определить объемы закачиваемого в скважины газа, необходимые для создания устойчивого экрана.The disadvantages of the method are the need to use a large number of wells with a high flow rate of the foaming agent and the amount of gas used for foaming to provide a relatively reliable overlap of the project site. Moreover, the known method does not fully solve the issues of monitoring the reliability of overlapping of the isolated area, the issues of screen propagation beyond the extreme wells. In addition, this method does not allow to determine the volumes of gas injected into the wells necessary to create a stable screen.
Задачами описываемого изобретения являются:The objectives of the described invention are:
- повышение надежности ограничения движения газового объема с целью предотвращения утечек газа при его хранении в пластах-коллекторах в пределах расчетных (проектных) гипсометрических отметок;- improving the reliability of restricting the movement of gas volume in order to prevent gas leaks during storage in reservoirs within the calculated (design) hypsometric marks;
- определение объема газа, закачиваемого вслед за раствором для обеспечения устойчивого экрана;- determination of the volume of gas injected after the solution to ensure a stable screen;
- предотвращение вторжения пластовой воды в искусственную газовую залежь с целью продления периода безводной эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ).- preventing the invasion of produced water into an artificial gas reservoir in order to extend the period of anhydrous exploitation of the underground gas storage (UGS).
Поставленные задачи решаются способом создания малопроницаемого экрана в изолируемой зоне пласта при хранении газа в подземном хранилище путем проводки нагнетательной скважины, закачивания в нее раствора пенообразователя с последующей подачей газа для пенообразования, в котором согласно изобретению проводку нагнетательной скважины в изолируемой зоне производят по траектории, сходной с конфигурацией кровли изолируемой зоны пласта, при этом минимальный горизонтальный поперечный размер экрана определяют из условий фильтрации через экран газа и/или воды с учетом градиента давления на границах экрана за период, равный периоду максимальной закачки в хранилище газа или максимально допустимого отбора газа из данного хранилища, а минимальный вертикальный размер экрана принимают равным величине, составляющей не менее максимального расстояния от кровли пласта до газоводяного контакта в зоне создания экрана.The tasks are solved by creating a low-permeability screen in the isolated zone of the formation when storing gas in an underground storage facility by posting an injection well, pumping a foaming solution into it, followed by supplying gas for foaming, in which according to the invention the injection well is guided in an isolated zone along a path similar to the configuration of the roof of the isolated zone of the formation, while the minimum horizontal transverse screen size is determined from the filtration conditions through the screen of gas and / or water, taking into account the pressure gradient at the boundaries of the screen for a period equal to the period of maximum injection into the gas storage or the maximum allowable gas withdrawal from this storage, and the minimum vertical size of the screen is taken to be at least equal to the maximum distance from the formation roof to gas-water contact in the screen creation zone.
При этом предпочтительно производят проводку нагнетательной скважины, траектория которой нормальна к вектору средней скорости пластового флюида в изолируемой зоне пласта.In this case, an injection well is preferably produced, the path of which is normal to the average velocity vector of the formation fluid in the isolated zone of the formation.
Предпочтительно, также, производят проводку наклонно направленной и/или горизонтальной нагнетательной скважины.Preferably, an inclined directional and / or horizontal injection well is also wired.
Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении надежности эксплуатационных характеристик экрана за счет повышения сплошности экрана, в снижении расхода пенообразователя и количества газа, используемых для пенообразования, а также затрат на бурение скважин.The technical result achieved in this case is to increase the reliability of the operational characteristics of the screen by increasing the continuity of the screen, to reduce the consumption of foaming agent and the amount of gas used for foaming, as well as the cost of drilling wells.
Описываемый способ проводят следующим образом.The described method is carried out as follows.
Для создания малопроницаемого экрана определяют зону, в которой необходимо создать экран (например, по периферии пласта-коллектора ПХГ или в литологическом «окне»). Далее размечают расположение осей будущего экрана и производят проводку (бурение) нагнетательной скважины в изолируемой зоне, траектория которой сходна с конфигурацией кровли изолируемой зоны пласта и, предпочтительно, нормальна к вектору средней скорости пластового флюида в изолируемой зоне. При этом производят проводку наклонно направленной и/или горизонтальной скважины. Скважину обсаживают и перфорируют в интервале изолируемой зоны.To create a low-permeability screen, the zone in which it is necessary to create a screen is determined (for example, along the periphery of the UGS reservoir or in the lithological “window”). Next, mark the location of the axes of the future screen and conduct injection (drilling) of the injection well in the isolated zone, the path of which is similar to the configuration of the roof of the isolated zone of the formation and, preferably, normal to the average velocity vector of the formation fluid in the isolated zone. In this case, a directional and / or horizontal well is posted. The well is cased and perforated in the interval of the isolated zone.
Проводят закачивание расчетного объема раствора пенообразователя в эту скважину, вслед за раствором закачивают компримированный газ в количестве, равном в пластовых условиях 3-5 объемам закачанного раствора.The calculated volume of the foaming agent solution is pumped into this well, followed by the solution, the compressed gas is pumped in an amount equal to 3-5 volumes of the injected solution under reservoir conditions.
Теоретической и расчетной основой создания малопроницаемых экранов являются эмпирические зависимости относительных фазовых проницаемостей, которые имеют следующий вид (Каримов М.Ф. Эксплуатация подземных хранилищ газа, М.: Недра, 1981, с.104):The theoretical and calculated basis for the creation of low-permeability screens is the empirical dependences of the relative phase permeabilities, which have the following form (Karimov MF Operation of underground gas storages, M .: Nedra, 1981, p. 104):
fж(s, C)=0, при: 0,8<C≤1;f W (s, C) = 0, with: 0.8 <C≤1;
fг(s, C)=0, при: 0<s≤0,1;f g (s, C) = 0, when: 0 <s≤0.1;
а=3,5+12ln[1+(100 с)1,5], гдеa = 3.5 + 12ln [1+ (100 s) 1.5 ], where
s - газонасыщенность пористой среды, безразмерная величина;s is the gas saturation of the porous medium, dimensionless quantity;
С - концентрация пенообразующего ПАВ, мас.%;With the concentration of the foaming surfactant, wt.%;
fж - относительная фазовая проницаемость пористой среды по жидкости, безразмерная величина;f W - relative phase permeability of the porous medium in liquid, dimensionless quantity;
fг - относительная фазовая проницаемость пористой среды по газу, безразмерная величина.f g - the relative phase permeability of the porous medium in gas, dimensionless quantity.
В качестве раствора пенообразователя используют растворы различных ПАВ. Более предпочтительно использование раствора синергетических композиций ПАВ, состоящих из основного пенообразующего неионогенного ПАВ и вспомогательного анионоактивного ПАВ в пластовой воде, например композиции, состоящей из основного пенообразующего неионогенного ПАВ, например оксиэтилированного алкилфенола марки ОП-7 или ОП-10, и вспомогательного анионоактивного ПАВ в виде сульфит-спиртовой барды (ССБ). При приготовлении раствора важным является использование пластовой воды того горизонта, где планируется создание экрана. Это обеспечивает максимальное сохранение прочности и структуры пласта-коллектора.As a foaming agent solution, solutions of various surfactants are used. It is more preferable to use a solution of synergistic surfactant compositions consisting of a basic foaming non-ionic surfactant and auxiliary anionic surfactant in produced water, for example a composition consisting of a main foaming non-ionic surfactant, for example, ethoxylated alkyl phenol grade OP-7 or OP-10, and auxiliary anionic surfactant in the form of sulphite-alcohol stillage (PRS). When preparing the solution, it is important to use produced water of the horizon where the screen is planned to be created. This ensures maximum preservation of the strength and structure of the reservoir.
Известно, что основным фактором, влияющим на потери ПАВ в фильтрационном потоке раствора пенообразователя в пласте, является адсорбция. Степень адсорбции зависит от индивидуальных свойств ПАВ и минералов, слагающих породу. В связи с этим определение концентрации ПАВ в растворе пенообразователя, необходимого для создания эффективного экрана, производят с учетом адсорбционных свойств пористой среды и ПАВ (табл.1). Наличие в этой композиции анионоактивного ПАВ ССБ вследствие лучшей его адсорбции на поверхности породы (Гидродинамика и фильтрация однофазных и многофазных потоков, Труды МИНХ и ГП имени И.М.Губкина, М.: Недра, 1972, с.76) обеспечивает синергетический эффект - снижение потерь основного ПАВ до 60 мас.%. В синергетической композиции, используемой в данном случае, предпочтительно использовать указанные ПАВ в соотношении 1:1 по массе. При этом концентрация композиции в пластовой воде составляет 0,6%-1 мас.%.It is known that the main factor affecting surfactant losses in the filtration flow of the foaming agent solution in the formation is adsorption. The degree of adsorption depends on the individual properties of the surfactant and minerals that make up the rock. In this regard, the determination of the concentration of surfactants in the foaming agent solution necessary to create an effective screen is carried out taking into account the adsorption properties of the porous medium and surfactants (Table 1). The presence in this composition of anionic surfactant SSB due to its best adsorption on the surface of the rock (Hydrodynamics and filtering of single-phase and multiphase flows, Proceedings of the Moscow Institute of Chemical Economy and State Design named after IM Gubkin, M .: Nedra, 1972, p. 76) provides a synergistic effect - reduction losses of the main surfactant up to 60 wt.%. In the synergistic composition used in this case, it is preferable to use these surfactants in a ratio of 1: 1 by weight. The concentration of the composition in produced water is 0.6% -1 wt.%.
Ряд предпочтительной применимости ПАВ для создания экранов в зависимости от минерализации пластовой водыTable 1
A number of preferred applicability of surfactants to create screens depending on the salinity of formation water
Экспериментальные значения фронтовой газонасыщенности и значения, рассчитанные с использованием формул (1) и (2), показаны на фиг.1.The experimental values of the front gas saturation and the values calculated using formulas (1) and (2) are shown in Fig. 1.
Из представленных материалов следует, что образование в пористой среде пен - неравновесных дисперсных систем обеспечивает увеличение газонасыщенности уже на фронте вытеснения до 0,7-0,8. При этом снижается фазовая проницаемость также и для воды. Поэтому неравновесные дисперсные системы эффективно могут быть использованы как для экранирования газового объема от перетока за пределы определенной изогипсы, так и для экранирования вторжения воды в газонасыщенный объем ПХГ.From the presented materials it follows that the formation of foams - nonequilibrium disperse systems in a porous medium provides an increase in gas saturation already at the displacement front to 0.7-0.8. In this case, the phase permeability for water is also reduced. Therefore, nonequilibrium disperse systems can be effectively used both for shielding the gas volume from the overflow beyond the limits of a certain isogypsum, and for shielding the intrusion of water into the gas-saturated volume of underground gas storage facilities.
В описываемом изобретении повышение надежности перекрытия проектного участка и снижение затрат на создание внутрипластового экрана имеют существенное значение.In the described invention, improving the reliability of the overlap of the project site and reducing the cost of creating an in-situ screen are essential.
Основным параметром экрана, определяющим эффективность его функционирования, является ширина экрана - минимальный горизонтальный поперечный размер экрана. Ширину экрана определяют исходя из того, что частица газа или воды должна фильтроваться сквозь экран за время Т (равное части цикла закачки или отбора), которое технологически обосновывается из условия надежной изоляции перетоков газа за пределы ПХГ в период максимальной закачки газа или вторжения краевой воды в газоносную область в период максимально допустимого отбора газа при циклической эксплуатации ПХГ. В зависимости от геологических и технологических особенностей ПХГ время Т составляет около 90 суток.The main parameter of the screen, determining the effectiveness of its functioning, is the screen width - the minimum horizontal transverse screen size. The width of the screen is determined based on the fact that a gas or water particle should be filtered through the screen during time T (equal to the part of the injection or extraction cycle), which is technologically justified from the condition of reliable isolation of gas flows outside the UGS during the period of maximum gas injection or invasion of regional water into gas-bearing region during the period of maximum allowable gas extraction during cyclic operation of underground gas storage facilities. Depending on the geological and technological features of the underground gas storage facilities, the time T is about 90 days.
Ширину экрана, т.е. необходимый (минимальный) поперечный размер l, для надежной изоляции газового объема определяют из условий фильтрации с учетом градиента давления на границах экрана из выражения:Screen width, i.e. the necessary (minimum) transverse dimension l, for reliable isolation of the gas volume is determined from the filtration conditions taking into account the pressure gradient at the borders of the screen from the expression:
где P1 и Р2 - значение давления на границах экрана, МПа; kг - коэффициент фазовой газопроницаемости, м2; m - пористость, доли; µг - вязкость газа в пластовых условиях, мПа·с.where P 1 and P 2 - the value of the pressure at the boundaries of the screen, MPa; k g - phase gas permeability coefficient, m 2 ; m — porosity, fractions; µ g is the viscosity of the gas in reservoir conditions, MPa · s.
Для частиц воды, фильтрующейся через экран в газоносную зону, необходимую ширину экрана определяют из выражения:For particles of water that is filtered through a screen into a gas-bearing zone, the required screen width is determined from the expression:
здесь kв - коэффициент фазовой газопроницаемость для воды, м2;here k in - phase gas permeability coefficient for water, m 2 ;
µв - вязкость пластовой воды в условиях пласта, мПа·с.µ in - viscosity of produced water in the reservoir, MPa · s.
По этим формулам, задавая необходимое время экранирования газового объема или вторгающейся пластовой воды, определяют ширину экрана.Using these formulas, setting the required screening time for a gas volume or intruding formation water determines the width of the screen.
Расчеты, выполненные с использованием основных промысловых характеристик подземных хранилищ ОАО «Газпром», показывают, что максимальное значение ширины экрана для изоляции объема газа составляет 19-20 м, а для изоляции вторгающейся воды достаточно ширины экрана в 9-10 м. Подробный расчет ширины экрана приводится в примере.The calculations made using the main fishing characteristics of Gazprom’s underground storage facilities show that the maximum screen width for isolating the gas volume is 19–20 m, and the screen width of 9–10 m is sufficient for isolating intruding water. A detailed calculation of the screen width given in the example.
Минимальный вертикальный размер экрана h (толщина) принимают равным величине, составляющей не менее максимального расстояния от кровли пласта до газоводяного контакта в изолируемой зоне, обеспечивающего проектный объем ПХГ.The minimum vertical screen size h (thickness) is taken to be equal to a component of at least the maximum distance from the formation roof to the gas-water contact in the isolated zone, which provides the design capacity of the underground gas storage facility.
Количество раствора, необходимого для создания экрана длиной L, шириной l и толщиной h, определяют из следующего выражения:The amount of solution required to create a screen of length L, width l and thickness h is determined from the following expression:
где L - длина экрана, м;where L is the screen length, m;
m - пористость, доли;m — porosity, fractions;
s - фронтовая насыщенность, безразмерная величина;s — front saturation, dimensionless quantity;
- коэффициент Викке, безразмерная величина; - Wicca coefficient, dimensionless quantity;
rэкp - эквивалентный радиус горизонтального экрана в зависимости от ширины экрана l, м и толщины его h, м, определяют из следующего выражения:r ekp - the equivalent radius of the horizontal screen depending on the screen width l, m and its thickness h, m, is determined from the following expression:
Фронтовую насыщенность s определяют в зависимости от выбранной минерализации пластовой воды и концентрации по графикам, приведенным на фиг.1.Frontal saturation s is determined depending on the selected mineralization of produced water and concentration according to the graphs shown in figure 1.
Коэффициент Викке определяется выражением σ2=С/(С+αmax),The Wicca coefficient is determined by the expression σ 2 = C / (C + α max ),
где С, αmax - соответственно начальная концентрация ПАВ в растворе и максимальная адсорбция ПАВ на поверхности пласта-коллектора, мас.%.where C, α max - respectively, the initial concentration of surfactants in the solution and the maximum adsorption of surfactants on the surface of the reservoir, wt.%.
В таблице 2 приведены значения коэффициента Викке для растворов оксиэтилированных алкилфенолов в пластах различной пористости.Table 2 shows the values of the Wicca coefficient for solutions of ethoxylated alkyl phenols in formations of different porosity.
Компаундирование ССБ с концентрацией 0,3% по массе позволяет снизить величину концентрации основного ПАВ на 40%.Compounding the PRS with a concentration of 0.3% by weight allows you to reduce the concentration of the main surfactant by 40%.
Объем газа, который необходимо закачать вслед за раствором, в нормальных условиях составляетThe volume of gas that must be pumped after the solution under normal conditions is
гдеWhere
Vраств. - объем раствора, м3, V solution - volume of solution, m 3,
Рпл - пластовое давление, МПа,P PL - reservoir pressure, MPa,
Ратм - атмосферное давление, МПа.P atm - atmospheric pressure, MPa.
Количество основного ПАВ в пенообразующем растворе, Мосн (кг), определяется из выражения:The amount of the main surfactant in the foaming solution, M DOS (kg), is determined from the expression:
гдеWhere
С0 - концентрация основного ПАВ, мас.%,With 0 - the concentration of the main surfactant, wt.%,
Vpacтв. - расчетный объем пенообразующего раствора, м3.V pact. - the estimated volume of the foaming solution, m 3 .
Количество синергетической компоненты в пенообразующем растворе, Мсинер. (кг), определяется из выражения:The amount of synergistic components in the foaming solution, M syner. (kg) is determined from the expression:
гдеWhere
СС - концентрация синергетической компоненты, мас.%,With C is the concentration of the synergistic component, wt.%,
Vраств. - расчетный объем пенообразующего раствора, м3.V solution - the estimated volume of the foaming solution, m 3 .
На фиг.1 приведены значения фронтовой насыщенности при замещении растворов ПАВ газом. Обозначения: М=1% - замещение растворов ПАВ в пластовой воде гидрокарбонатно-натриевого типа с минерализацией 1% по массе; М=15% - замещение растворов ПАВ в пластовой воде хлоркальциевого типа с минерализацией 15% по массе.Figure 1 shows the values of the frontal saturation when replacing surfactant solutions with gas. Designations: M = 1% - substitution of surfactant solutions in the formation water of the sodium bicarbonate type with a salinity of 1% by weight; M = 15% - substitution of surfactant solutions in produced water of calcium chloride type with a salinity of 15% by weight.
На фиг.2 представлен вид ПХГ в плане с указанием расположения экрана на периферии ПХГ, контуры ГВК, эксплуатационных и наблюдательных скважин и изогипсы, обеспечивающей проектный объем ПХГ, L - расчетная длина экрана.Figure 2 presents a plan view of the UGS facility with an indication of the location of the screen on the periphery of the UGS facility, the contour of the GWC, production and observation wells, and iso gypsum, providing the design capacity of the UGS facility, L is the estimated length of the screen.
На фиг.3 представлены геологический профиль ПХГ с указанием кровли геологической ловушки, ГВК по изогипсе, обеспечивающей проектный объем ПХГ, и расположения экрана на периферии ПХГ по сечению А-А фиг.2. Обозначения: l - ширина экрана, h - толщина экрана.Figure 3 presents the geological profile of the UGS facility with the roof of the geological trap, GVK on isogypsum, providing the design volume of the UGS facility, and the location of the screen on the periphery of the UGS facility along section AA of Fig.2. Legend: l - screen width, h - screen thickness.
ПРИМЕРEXAMPLE
В изолируемой зоне пласта производят бурение наклонно направленной и горизонтальной нагнетательной скважины, траектория которой сходна с конфигурацией кровли изолируемой зоны пласта и нормальна к вектору средней скорости пластового флюида в изолируемой зоне. Скважину обсаживают и перфорируют в интервале изолируемой зоны.In an isolated zone of a formation, a directional and horizontal injection well is drilled, the path of which is similar to the configuration of the roof of the isolated zone of the formation and normal to the average velocity vector of the formation fluid in the isolated zone. The well is cased and perforated in the interval of the isolated zone.
Определяют: размеры экрана, объем раствора и массу ПАВ, необходимых для создания экрана.Determine: screen size, solution volume and mass of surfactants required to create a screen.
Исходные данныеInitial data
Протяженность экранируемой зоны (мульды, литологического окна, периферийной аномально высокопроницаемой зоны) L=300 м.The length of the shielded zone (trough, lithological window, peripheral abnormally highly permeable zone) L = 300 m
Глубина пласта Н=1000 м.Depth N = 1000 m.
Пластовая вода хлоркальциевого типа по Сулину с общей минерализацией М=150 г/л.Produced water of calcium chloride type according to Sulin with a total salinity of M = 150 g / l.
Пластовое давление изменяется в пределах 8-10 МПа, т.е. максимальная нагрузка на экран составляет 2 МПа.The reservoir pressure varies between 8-10 MPa, i.e. maximum screen load is 2 MPa.
Толщина экрана в изолируемой зоне h=10 м.The thickness of the screen in the isolated zone h = 10 m.
Проницаемость k=0,65·10-12 м2.Permeability k = 0.65 · 10 -12 m 2 .
Пористость m=0,25.Porosity m = 0.25.
Вязкость газа 0,014 мПа·сек.The viscosity of the gas is 0.014 MPa · sec.
Вязкость пластовой воды 1,8 мПа·сек.The viscosity of the produced water is 1.8 MPa · sec.
1) По таблице 1 выбирают основной пенообразующий ПАВ, например ОП-10, с критической концентрацией выше 0,5% и добавляют синергетическую компоненту ПАВ - 0,5% ССБ.1) According to table 1, the main foaming surfactant, for example, OP-10, with a critical concentration of higher than 0.5% is selected and the synergistic component of the surfactant is added - 0.5% PRS.
2) По кривым, приведенным на фиг.1, определяют значение фронтовой насыщенности s в зависимости от принятой критической концентрации, в данном случае составляющее s=0,7.2) From the curves shown in figure 1, determine the value of the frontal saturation s depending on the adopted critical concentration, in this case, component s = 0.7.
3) По формулам (1) и (2) определяют относительные проницаемости для газа и жидкости при s=0,7:3) Using formulas (1) and (2), the relative permeabilities for gas and liquid are determined at s = 0.7:
k* г=0,0001, k* ж=0,003, следовательно,k * g = 0.0001, k * w = 0.003, therefore
kг=0,0001·0,65·10-12 м2, а kж=0,003·0,65·10-12 м2.k g = 0.0001 · 0.65 · 10 -12 m 2 and k w = 0.003 · 0.65 · 10 -12 m 2 .
4) Рассчитывают проектную ширину (поперечный размер) экрана l.4) Calculate the design width (transverse size) of the screen l.
Поперечный размер экрана l в синклинальной мульде (или в литологическом окне, или в периферийной зоне ПХГ) определяют из условия прохождения газа через экран за время Т при закачке газа и краевой или подошвенной воды за период максимально допустимого отбора газа из ПХГ.The transverse screen size l in the synclinal trough (or in the lithological window, or in the peripheral area of the underground gas storage facility) is determined from the condition of gas passing through the screen during time T during gas injection and edge or bottom water during the period of the maximum allowable gas extraction from the underground gas storage facility.
Величину l определяют из выражения (3), принимая, что фильтрация газа является установившейся и сечение экрана постоянно:The value of l is determined from expression (3), assuming that the gas filtration is steady and the screen cross section is constant:
где P1 и Р2 - значение давления на границах экрана, МПа; kг - коэффициент фазовой газопроницаемости, м2; m - пористость, доли; µ - вязкость газа в пластовых условиях, мПа·с.where P 1 and P 2 - the value of the pressure at the boundaries of the screen, MPa; k g - phase gas permeability coefficient, m 2 ; m — porosity, fractions; µ is the viscosity of the gas in reservoir conditions, MPa · s.
Для частиц воды, фильтрующейся через экран в газоносную зону, по формуле (4) определяют минимальную ширину экрана l при тех же условиях:For particles of water filtered through a screen into a gas-bearing zone, the minimum screen width l is determined by formula (4) under the same conditions:
Таким образом, ширина экрана, создаваемого для предотвращения перетоков газа, имеет двукратный запас для изоляции пластовой воды.Thus, the width of the screen created to prevent gas overflows has a twofold margin for isolating formation water.
По формуле (6) при заданной толщине h=10 м и вычисленной ширине экрана 20 м определяют радиус горизонтального экрана, равный 10,63 м.Using the formula (6) for a given thickness h = 10 m and a calculated screen width of 20 m, determine the radius of the horizontal screen equal to 10.63 m.
По формуле (5) определяют необходимый объем раствора. Последний составляет величину, равную 20516 м3. По формуле (8) определяют массу пенообразователя, необходимого для создания экрана. Указанная величина равна 102 тоннам. При использовании 1% раствора ПАВ получают соответственно 14232 м3 и 142 тонны. По формуле (7) определяют необходимое количество газа для создания устойчивого экрана.The formula (5) determines the required volume of the solution. The latter is a value equal to 20516 m 3 . By the formula (8) determine the mass of the foaming agent necessary to create a screen. The indicated value is equal to 102 tons. When using a 1% surfactant solution, 14232 m 3 and 142 tons, respectively, are obtained. The formula (7) determines the necessary amount of gas to create a stable screen.
В таблице 3 представлены сравнительные результаты расчета расхода материалов при создании малопроницаемого экрана по известному способу и описываемому изобретению.Table 3 presents the comparative results of calculating the consumption of materials when creating a low-permeability screen according to the known method and the described invention.
нм3
Gas volume, million
Nm3
нм3
Gas volume, million
nm 3
Из приведенных в Таблице 3 данных следует, что при проведении способа согласно предлагаемому изобретению при ширине экрана 20 м расход раствора составляет от 14232 до 20516 м3, пенообразователя - от 102 до 142 тонн, тогда как в известном решении при такой же ширине экрана расход раствора составляет от 68333 до 75000 м3, расход пенообразователя составляет от 342 до 375 тонн. Расход газа, как и расход раствора и ПАВ по предлагаемому изобретению кратно ниже, чем у известного решения.From the data shown in Table 3, it follows that when carrying out the method according to the invention with a screen width of 20 m, the flow rate of the solution is from 14232 to 20516 m 3 , the foaming agent is from 102 to 142 tons, whereas in the known solution with the same screen width, the flow rate of the solution makes from 68333 to 75000 m 3 , the frother's expense makes from 342 to 375 tons. The gas flow rate, as well as the flow rate of the solution and surfactant according to the invention is several times lower than that of the known solution.
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет сократить расход пенообразователя и количество газа, используемых для пенообразования, а также существенно снизить расходы на бурение скважин вследствие снижения количества необходимых скважин до одной.Thus, the method according to the invention allows to reduce the consumption of foaming agent and the amount of gas used for foaming, as well as significantly reduce the cost of drilling wells due to the reduction in the number of required wells to one.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102924/03A RU2386805C1 (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Creation method of low-premeability of screen in porous medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102924/03A RU2386805C1 (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Creation method of low-premeability of screen in porous medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2386805C1 true RU2386805C1 (en) | 2010-04-20 |
Family
ID=46275233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009102924/03A RU2386805C1 (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Creation method of low-premeability of screen in porous medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386805C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483012C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Method for making low-permeability screen in porous medium at underground gas storage |
RU2588500C1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-06-27 | Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") | Method of creating underground gas storage in water-bearing geologic structure |
RU2645053C2 (en) * | 2016-06-28 | 2018-02-15 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method for making low-permeability curved screen in porous medium at underground gas storage |
CN111542677A (en) * | 2017-12-13 | 2020-08-14 | 俄罗斯天然气工业公开股份公司 | Method for creating and operating underground gas storage facilities in water-bearing geological structures |
RU2770028C1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром ПХГ" | Method for creating and operating an underground gas storage facility in an aquiferous geological structure |
-
2009
- 2009-01-29 RU RU2009102924/03A patent/RU2386805C1/en active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483012C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Method for making low-permeability screen in porous medium at underground gas storage |
RU2588500C1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-06-27 | Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") | Method of creating underground gas storage in water-bearing geologic structure |
RU2645053C2 (en) * | 2016-06-28 | 2018-02-15 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method for making low-permeability curved screen in porous medium at underground gas storage |
CN111542677A (en) * | 2017-12-13 | 2020-08-14 | 俄罗斯天然气工业公开股份公司 | Method for creating and operating underground gas storage facilities in water-bearing geological structures |
CN111542677B (en) * | 2017-12-13 | 2022-07-29 | 俄罗斯天然气工业公开股份公司 | Method for creating and operating underground gas storage facilities in water-bearing geological structures |
RU2770028C1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром ПХГ" | Method for creating and operating an underground gas storage facility in an aquiferous geological structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2115267B1 (en) | High performance foams for unloading gas wells | |
Emadi et al. | Effect of using Zyziphus Spina Christi or Cedr Extract (CE) as a natural surfactant on oil mobility control by foam flooding | |
RU2386805C1 (en) | Creation method of low-premeability of screen in porous medium | |
US9982520B2 (en) | Oil recovery method | |
EP0566394A1 (en) | Gas well treatment compositions and methods | |
US10717921B2 (en) | Co-surfactant foam-forming composition for enhanced oil recovery | |
CN110945208B (en) | Method for improving oil recovery rate of stratum | |
RU2357997C1 (en) | Blocking fluid "жг-иэр-т" | |
Azdarpour et al. | The effects of polymer and surfactant on polymer enhanced foam stability | |
RU2583104C1 (en) | Method for processing bottomhole formation zone | |
Sayfullaevich | QATLAMNI GIDRAVLIK YORISHDA QO ‘LLANILADIGAN ERITMALAR TURINI ASOSLASH | |
US11814579B2 (en) | Foaming compositions for enhanced oil recovery | |
RU2483012C1 (en) | Method for making low-permeability screen in porous medium at underground gas storage | |
RU2588500C1 (en) | Method of creating underground gas storage in water-bearing geologic structure | |
Almukhametova et al. | Technological feature of hypan-acid treatment | |
RU2375281C1 (en) | Method of low permeable screen creation in porous media of underground gas storage | |
RU2597305C1 (en) | Method for development of oil deposit in carbonate reservoirs | |
RU2456444C2 (en) | Acid treatment method of bottom-hole oil formation zone | |
RU2490437C1 (en) | Procedure for development of hydrocarbon deposit | |
RU2584190C1 (en) | Method of development of multilayer oil deposits | |
US3587737A (en) | Prevention of salt water encroachment into fresh water aquifers | |
RU2697798C2 (en) | Method for creation of underground gas storage in water-bearing geological structure | |
RU2645053C2 (en) | Method for making low-permeability curved screen in porous medium at underground gas storage | |
RU2770028C1 (en) | Method for creating and operating an underground gas storage facility in an aquiferous geological structure | |
RU2459936C1 (en) | Oil deposit development method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20101117 |