Недропользование

Рассматривается задача прогнозирования гидродинамической связи между добывающей и нагнетательной скважинной в очаге заводнения по геологическим характеристикам скважин по данным РИГИС и показателям разработки. Для создания модели прогноза гидродинамической связи проведен анализ результатов трассерных исследований Центрального поднятия турнейского объекта разработки в верхнедевонско-турнейских карбонатных отложениях. В трассерных исследованиях участвовали 5 нагнетательных скважин и 17 добывающих, отбор проб производился в течение 6 месяцев. Данные исследования послужили обучающей выборкой. Для оценки сообщаемости добывающих скважин и скважин с поддержанием пластового давления был предложен и рассчитан параметр dFP , характеризующий степень влияния нагнетательной скважины на добывающие в очаге. По рассчитанному показателю dFP пары скважины были разделены на два класса: «плохой гидродинамической связи» («ПС») и «хорошей гидродинамической связи» («ХС»). Анализ средних значений рассматриваемых характеристик пластов и показателей разработки в классах при помощи t -критерия Стьюдента по классам показал, что из 37 показателей в 7 различия оказались статистически значимыми. При использовании предложенной классификации по показателю dFP на классы «ХС» и «ПС» в 62 парах добывающих и нагнетательных скважин по обучающей выборке был проведен пошаговый линейный дискриминантный анализ (ПЛДА), позволяющий получить дискриминантную функцию Z для последующей классификации. Использование полученной дискриминантной функции и рассчитанного граничного значения Z гран на обучающей выборке обеспечивает процент правильного отнесения скважин к группе «ХС» - 82,1 %, для группы «ПС» - 76,5 %. В общем доля правильного распределения в группах по обучающей выборке составила 79 %. Анализ полученных результатов на проверочной выборке по соседнему Западному поднятию в турнейских отложениях показал, что применение дискриминантной функции Z в целом обеспечивает 75 % правильной классификации для всех очагов, что подтверждает возможности применения этой модели для прогноза гидродинамической связи в очаге заводнения.

Актуальность исследования связана с необходимостью формирования ясных представлений о факторах успешного выполнения буровых операций и внесения ряда обобщений в существующие методики прогноза транспорта и очистки скважин с горизонтальным участком с учетом особенностей и закономерностей течения бурового раствора в реальных режимах бурения. Исследованы особенности пространственного течения смеси бурового раствора с твердыми частицами в коаксиальной и эксцентричной областях скважины; установлены закономерности развивающегося установившегося течения смеси по скважине; обоснованы рекомендации в практику прикладных расчетов интенсификации процесса очистки скважин гидравлическими методами. В качестве объекта исследования выбрана скважина с 12-метровой горизонтальной эксцентричной секцией, в которой течение осуществляется в условиях, реально близких к фактическим параметрам бурения. Универсальным ключом к уяснению особенностей и выявлению закономерностей рассматриваемых в работе процессов выступают методы механики неоднородных сплошных сред для вязких гомогенных и гетерогенных смесей, вычислительной гидродинамики (CFD) объединенные идеями комплексного физико-математического и численного исследования внутренних течений реологически сложных вязких сред. Установлено, что частицы способны оказывать существенное влияние на структуру осредненного и пульсационного течения капельной жидкости, их осаждение приводит к формированию неоднородной анизотропной структуры течения, для расчета которой требуются современные модели турбулентности второго порядка для напряжений Рейнольдса. Показано, что в донной области межтрубного пространства имеется зона с эквивалентными скоростями фаз, где проявляются эффекты снижения интенсивности молярного переноса при росте размеров пласта отложений. Для условий реального бурения характерны процессы, сопровождающие ламинаризацию и стабилизацию течения смеси по всей длине скважины, вблизи границы неподвижного слоя осевших частиц наблюдается формирование узкого слоя их взвешенного состояния. Причем принос частиц шлама с поверхности пласта, а также их переход во взвешенное состояние в основном определяется конвективно-диффузионными механизмами, интенсивностью пульсационного мелкомасштабного движения вихрей с анизотропной структурой и наличием локальных областей с «умеренно высокими» скоростями потока, контактирующего с криволинейной неустойчивой к малым возмущениям поверхностью раздела. Отмечены условия формирования застойной зоны, в которой интенсивны седиментация и рост размеров отложений. Для внедрения в практику рекомендуются технология и алгоритм моделирования процесса взаимодействия двухфазных потоков со стенками эксцентричной трубы, основанные на демонстрации возможностей CFD, а также на заключении по совершенствованию критериальных связей определения минимальных скоростей течения бурового раствора с учетом коррекции параметров, характеризующих реологические особенности смеси, интенсивность турбулентности, геометрию межтрубного пространства и соединительных узлов.

С началом развития цивилизации люди стали добывать минералы из недр Земли и транспортировать горную массу. Основной статьей расхода при горных работах являются энергозатраты, необходимые для добычи и транспортировки руд, обеспечиваемые за счет электроэнергии или дизельного топлива, которое для горнодобывающих компаний, работающих в отдаленных районах, является основным источником энергии. Существенными недостатками дизельного оборудования являются выделение токсичных веществ, загазованность атмосферы и повышенная дымность, особенно на глубоких горизонтах. В качестве способов уменьшения выбросов углерода и негативного влияния на окружающую среду актуально использование альтернативных топлив, наиболее экологичным из которых является водород. Горное оборудование, работающее на водороде, не загрязняет воздух отработавшими газами, что делает рабочую атмосферу более чистой, особенно в глубоком карьере или при подземном способе добычи. Следует также учитывать, что в то время как стоимость дизельного топлива постоянно возрастает, стоимость водородного топлива с каждым годом понижается. Затраты на дизельное топливо и электроэнергию на горнодобывающих предприятиях часто чрезмерны, учитывая их относительную изолированность. Условия эксплуатации карьерных самосвалов и другого горного оборудования обеспечивают востребованность водородной энергетики в горнодобывающей промышленности в плане ее декарбонизации.