Особенности теплового поля при закачке жидкости в скважину в процессе индукционного нагрева обсадной колонны

Об авторах:

Акчурин Руслан Зуфарович, старший преподаватель кафедры геофизики, Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия ac4urin.ruslan@yandex.ru
Давлетшин Филюс Фанизович, аспирант кафедры геофизики, Башкирский государственный университет (г. Уфа); felix8047@mail.ru

Исламов Денис Фавилович, старший преподаватель кафедры геофизики, Башкирский государственный университет (г. Уфа); islamovden@rambler.ru

Валиуллин Рим Абдуллович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой геофизики, Башкирский государственный университет (г. Уфа); valra@geotec.ru

Рамазанов Айрат Шайхуллинович, доктор технических наук, профессор кафедры геофизики, Башкирский государственный университет (г. Уфа); ramaz@bsunet.ru

Аннотация:

Закачка воды в продуктивные пласты — один из распространенных методов разработки нефтяных месторождений. Эффективность технологии заводнения пластов во многом зависит от соответствия проектных и фактических объемов закачки воды. Вследствие нарушения герметичности цементного кольца в заколонном пространстве возникают перетоки жидкости, которые обуславливают непроектный уход закачиваемой жидкости в неперфорированные пласты. Выявление и оперативное устранение заколонных перетоков при закачке жидкости в нагнетательные скважины является одной из важных задач эффективной и экологичной разработки нефтяных месторождений. В работе рассматривается применение индукционного нагрева обсадной колонны для определения заколонного перетока снизу вверх при закачке жидкости в скважину. Исследования основаны на численном моделировании в инженерном пакете Ansys Fluent. Смоделированы сценарии отсутствия и наличия перетока при закачке жидкости в скважину. Показано, что в скважине без перетока возмущение температурного поля распространяется от нагреваемого участка колонны преимущественно радиально в цемент и горные породы, в скважине с перетоком тепловое возмущение от участка нагрева распространяется также в вертикальном направлении по направлению перетока, причем на расстоянии до 1 м выше участка нагрева возмущения температуры в теле колонны и заколонном пространстве достигают 2…3 К. Установлено, что признаками перетока являются также снижение степени нагрева обсадной колонны и повышенная динамика остывания колонны во времени по сравнению с отсутствием заколонного движения жидкости. Полученные результаты служат теоретическим обоснованием принципиальной информативности метода активной термометрии при диагностике заколонных перетоков в нагнетательных скважинах.

Список литературы:

Акчурин Р. З., Давлетшин Ф. Ф., Исламов Д. Ф., Валиуллин Р. А., Шарафутдинов Р. Ф. 2023а. Особенности температурного поля в скважине при индукционном нагреве обсадной колонны с учетом влияния естественной конвекции // Теплофизика и аэромеханика. Том 30. № 3. С. 517–529.

Акчурин Р. З., Давлетшин Ф. Ф., Рамазанов А. Ш., Шарафутдинов Р. Ф. 2023б. Тепловое поле в скважине при индукционном нагреве обсадной колонны в условиях низкой скорости потока // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. Том 334. № 2. С. 87–98. https://doi.org/10.18799/24131830/2023/2/3807

Валиуллин Р. А., Шарафутдинов Р. Ф., Сорокань В. Ю., Шилов А. А. 2002а. Использование искусственных тепловых полей в скважинной термометрии // Каротажник. № 100. С. 124–137.

Валиуллин Р. А., Шарафутдинов Р. Ф., Рамазанов А. Ш., Дрягин В. В., Адиев Я. Р., Шилов А. А. 2002б. Способ активной термометрии действующих скважин (варианты): пат. 2194160 РФ / заявитель и патентообладатель Башкирский государственный университет, НПФ «ГеоТЭК». № 2001102007/03; заявл. 22.01.2001; опубл. 10.12.2002.

Валиуллин Р. А., Яруллин Р. К. 2014. Особенности геофизических исследований действующих горизонтальных скважин // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. Том 19. № 1. С. 21–28.

Валиуллин Р. А., Шарафутдинов Р. Ф., Садретдинов А. А., Закиров М. Ф., Хабиров Т. Р., Шарипов А. М. 2015. Экологические вопросы контроля за эксплуатацией скважин подземных хранилищ газа // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Том 17. № 5. С. 256–262.

Давлетшин Ф. Ф., Исламов Д. Ф., Хабиров Т. Р., Гаязов М. С., Низаева И. Г. 2023а. Изучение теплообменных процессов при индукционном нагреве обсадной колонны применительно к определению заколонных перетоков // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Том 9. № 1 (33). С. 60–77. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2023-9-1-60-77

Давлетшин Ф. Ф., Акчурин Р. З., Шарафутдинов Р. Ф., Исламов Д. Ф. 2023б. Неизотермическое течение жидкости в скважине при индукционном нагреве обсадной колонны // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. № 4. С. 81–92. https://doi.org/10.31857/S1024708423600045

Ипатов А. И., Кременецкий М. И. 2022. Проблемы промыслово-геофизического контроля в условиях «новой экономической политики» // Актуальные проблемы нефти и газа. № 2 (37). С. 87–99. https://doi.org/10.29222/ipng.2078-5712.2022-37.art6

Канафин И. В., Космылин Д. В. 2017. Изучение формирования теплового поля на модели скважины с локальным нагревом // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. № 2 (76). C. 44–48.

Ковалева Л. А., Зиннатуллин Р. Р., Султангужин Р. Ф., Сектаров Э. С., Шашков А. В. 2019. Экспериментальное исследование воздействия электромагнитных полей на нефтяные сланцы // Вестник Башкирского университета. Том 24. № 1. С. 43–48.

Космылин Д. В., Давлетшин Ф. Ф., Исламов Д. В., Федотов В. Я., Гаязов М. С. 2023. Экспериментальное исследование теплового поля в скважине в процессе индукционного воздействия // Нефтегазовое дело. Том 21. № 2. С. 56–64. https://doi.org/10.17122/ngdelo-2023-2-56-64

Литвиненко В. И. 2008. Проблемы заводнения нефтяных месторождений шельфа арктических морей // Записки Горного института. Том 176. С. 57–60.

Рамазанов А. Ш., Давлетшин Ф. Ф., Акчурин Р. З., Шарафутдинов Р. Ф., Исламов Д. Ф. 2023. Динамика температуры в стволе скважины при локальном индукционном нагреве обсадной колонны // Прикладная механика и техническая физика. Том 64. № 2. С. 39–47. https://doi.org/10.15372/PMTF202215127

Сухов С. А. 2012. Моделирование двумерной конвекции Рэлея — Хэдли // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. № 3 (169). С. 32–37.

Шарафутдинов Р. Ф., Валиуллин Р. А., Рамазанов А. Ш., Космылин Д. В. 2023. Способ определения работающих интервалов в действующих скважинах: пат. 2795225 РФ / патентообладатель Уфимский университет науки и технологий. № 2022120551; заявл. 25.07.2022; опубл. 02.05.2023, Бюл. № 13.

Abeling J., Bartels U., Singh K., Dutta Sh., Agrawal G., Kumar A. 2021. Well integrity leak diagnostic using fiber-optic distributed temperature sensing and production logging // SPE Middle East Oil & Gas Show and Conference (28 November — 1 December 2021, event canceled). Paper SPE-204557-MS. https://doi.org/10.2118/204557-MS

Sharafutdinov R., Valiullin R., Ramazanov A., Fedotov V., Sadretdinov A., Zakirov M. 2012. Application of active temperature logging at oilfields of Russia // SPE Russian Oil and Gas Exploration and Production Technical Conference and Exhibition (16–18 October 2012, Moscow, Russia). Paper SPE-161982-MS. https://doi.org/10.2118/161982-MS

Sharafutdinov R., Akchurin R., Davletshin F., Ramazanov A. 2022. Numerical simulation of induction heating of well casing // Aspects in Mining and Mineral Science. Vol. 9. No. 3. Pp. 1047–1050. https://doi.org/10.31031/AMMS.2022.09.000714

Valiullin R., Sharafutdinov R., Ramazanov A., Shilov A. 2012. Enhancement of well productivity using a technique of high-frequency induction treatment // SPE Heavy Oil Conference (12–14 June 2012, Calgary, Alberta, Canada). Paper SPE-157724-MS. https://doi.org/10.2118/157724-MS