tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2021-6-90-102tumnig-991Research ArticleБУРЕНИЕ СКВАЖИН И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙDRILLING OF WELLS AND FIELDS DEVELOPMENTОсобенности притока газа к горизонтальному стволу скважины при различных его траекторияхFeatures of gas inflow to a horizontal wellbore at various trajectoriesСохошкоС. К.SokhoshkoS. K.

Сохошко Сергей Константинович, д. т. н., профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

г. Тюмень

Sergey K. Sokhoshko, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Development and Exploitation of Oil and Gas Fields

Tyumen

sohoshkosk@tyuiu.ruМаданиС.MadaniS.

Мадани Салах, аспирант кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

г. Тюмень

Salah Madani, Postgraduate at the Department of Development and Exploitation of Oil and Gas Fields

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation2021251220210690102Copyright © Сохошко С.К., Мадани С., 20212021Сохошко С.К., Мадани С.Sokhoshko S.K., Madani S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/991

В работе рассматриваются вопросы, связанные с влиянием траектории ствола по пласту на характеристики притока к горизонтальной обсаженной и перфорированной газовой скважине. С помощью расчетной модели притока к горизонтальной скважине, учитывающей развивающийся характер потока, местные гидравлические сопротивления ствола, было определено распределение давления и массового расхода по горизонтальному стволу скважины для нескольких типов траекторий, включая сложно построенный профиль и восходящую траекторию. Результаты моделирования позволили определить влияние типа траектории горизонтальной скважины на дебит скважины и показали важность учета распределения давления для оптимизации конструкции скважины.

This article discusses the effect of wellbore trajectory on the flow performance of a horizontal cased and perforated gas well. We used a coupled well-reservoir flow model, taking into account the nature of the flow, and local hydraulic resistances of the wellbore, and thus determined the pressure and mass flow distribution along the horizontal wellbore for several types of trajectories, including undulated and toe-up trajectories. The simulation results showed the effect of horizontal gas well trajectory type on its flow rate and the importance of considering pressure distribution to optimize well design.

горизонтальная газовая скважинавосходящая траекториячисленно-аналитическая модель притока газапрофиль притокаhorizontal gas welltoe-up well trajectorycoupled well-reservoir flow modelflow profileReferencesБорисов, Ю. П. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами / Ю. П. Борисов, В. П. Пилатовский, В. П. Табаков. Москва : Недра, 1964. – 154 с. – Текст : непосредственный.Borisov, Yu. P., Pilatovskiy, V. P., & Tabakov, V. P. (1964). Razrabotka neftyanykh mestorozhdeniy gorizontal'nymi i mnogozaboynymi skvazhinami. Moscow, Nedra Publ., 154 p., (In Russian).Joshi, S. D. Augmentation of Well Productivity With Slant and Horizontal Wells (includes associated papers 24547 and 25308 ) / S. D. Joshi. – DOI 10.2118/15375-PA. – Direct text // Journal of Petroleum Technology. – 1988. – Vol. 40, Issue 06. – P. 729–739.Joshi, S. D. (1988). Augmentation of Well Productivity With Slant and Horizontal Wells (includes associated papers 24547 and 25308). Journal of Petroleum Technology, 40(06), pp. 729-739. (In English). DOI: 10.2118/15375-PABabu, D. K. Productivity of a Horizontal Well / D. K. Babu, A. S. Odeh. – DOI 10.2118/18298-PA. – Direct text // SPE Reservoir Engineering. – 1989. – Vol. 4, Issue 4. – P. 417–421.Babu, D., & Odeh, A. S. (1989). Productivity of a Horizontal Well. SPE Reservoir Engineering, 4(4), pp. 417-421. (In English). DOI: 10.2118/18298-paComprehensive-Simulation of Horizontal-Well Performance / M. Economides, F. X. Deimbachor, C. W. Brand, Z. E. Heinemann. – DOI 10.2118/20717-PA. – Direct text // SPE Formation Evaluation. – 1991. – Т. 6, № 4. – С. 418–426.Economides, M., Deimbachor, F. X., Brand, C. W., & Heinemann, Z. E. (1991). Comprehensive-Simulation of Horizontal-Well Performance. SPE Formation Evaluation, 6(4), pp. 418-426. (In English). DOI: 10.2118/20717-paFurui, K. A Rigorous Formation Damage Skin Factor and Reservoir Inflow Model for a Horizontal Well / K. Furui, D. Zhu, A. D. Hill. – DOI 10.2118/84964-PA. – Direct text // SPE Production and Facilities. – 2003. – Т. 18, № 03. – С. 151–157.Furui, K., Zhu, D., & Hill, A. (2003). A Rigorous Formation Damage Skin Factor and Reservoir Inflow Model for a Horizontal Well. SPE Production & Facilities, 18(03), pp. 151-157. (In English). DOI: 10.2118/84964-paАлиев, З. С. Газогидродинамические исследования газовых и газоконденсатных пластов и скважин / З. С. Алиев, Л. В. Самуйлова, Д. А. Мараков ; Национальный исследоветельский университет – РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. – Москва : МАКС Пресс, 2011. – 216 с. – Текст : непосредственный.Aliyev, Z. S., Samuylova, L. V. & Marakov, D. A. (2011). Natural gas reservoirs and wells test analysis. Moscow, MAKS Press Publ., 216 p. (In Russian).Алиев, З. С. Интенсивность притока газа к горизонтальному стволу и ее влияние на длину горизонтального участка и на производительность скважины / З. С. Алиев, Д. А. Мараков. – Текст : непосредственный // Нефтегазовое производство — основа научнотехнического прогресса и экономической стабильности. Материалы конференции, посвященной 35-летию Оренбургского филиала РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина / Под общей редакцией С. Г. Горшенина. – Оренбуг : РГУ, 2020. – С. 303–317.Aliyev, Z. S., & Marakov, D. A. (2020). Intensivnost' pritoka gaza k gorizontal'nomu stvolu i ee vliyanie na dlinu gorizontal'nogo uchastka i na proizvoditel'nost' skvazhiny. Neftegazovoe proizvodstvo - osnova nauchno-tekhnicheskogo progressa i ekonomicheskoy stabil'nosti. Materialy konferentsii, posvyashchennoy 35-letiyu Orenburgskogo filiala RGU nefti i gaza (NIU) imeni I. M. Gubkina. Orenbug, pp. 303-317. (In Russian).Сохошко, С. К. Развитие теории фильтрации к пологим и горизонтальным газовым и нефтяным скважинам и ее применение для решения прикладных задач : специальность 25.00.17 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Сохошко Сергей Константинович ; Тюменский государственный нефтегазовый университет. –Тюмень, 2008.– 211 с. – Текст : непосредственный.Sokhoshko, S. K. (2008). Razvitie teorii fil'tratsii k pologim i gorizontal'nym gazovym i neftyanym skvazhinam i ee primenenie dlya resheniya prikladnykh zadach. Diss. … kand. techn. nauk. Tyumen, 211 p. (In Russian).Колев, Ж. М. Разработка и исследование методов расчета продуктивности нефтяных скважин сложного профиля : специальность 25.00.17 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Колев Жеко Митков ; Тюменский государственный нефтегазовый университет. – Тюмень, 2015. – 139 с. – Текст : непосредственный.Kolev, Zh. M. (2015). Razrabotka i issledovanie metodov rascheta produktivnosti neftyanykh skvazhin slozhnogo profilya. Diss. … kand. techn. nauk. Tyumen, 139 p. (In Russian).Mодель работы многозабойной скважины с различными типами конструкции забоев при стационарном режиме / М. В. Двойников, Ж. М. Колев, Д. Д. Водорезов, А. В. Ошибков. Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 11. – С. 130–133.Dvoinikov, M. V., Kolev, Zh. M., Vodorezov, D. D., & Oshibkov, A. V. (2014). Numerical model of multilateral well performance during steady flow regime considering different types of completion. Oil Industry, (11), pp. 130-133. (In Russian).Kamkom, R. Modeling performance of horizontal, undulating, and multilateral wells : a dissertation / R. Kamkom ; Texas A&M University. – Texas, 2007. – 137 p. – Direct text.Kamkom, R. (2007). Modeling performance of horizontal, undulating, and multilateral wells: a dissertation. Texas, Texas A&M University Publ., 137 p. (In English).Доманюк, Ф. Н. Стационарный приток жидкости к скважине с волнообразным профилем / Ф. Н. Доманюк. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2011. № 7. – С. 21–26.Domanyuk, F. H. (2011). Steady-state liquid flow towards an undulating well. Oilfield engineering, (7), pp. 21-26. (In Russian).Доманюк, Ф. Н. Моделирование продуктивности нефтяных скважин со сложной траекторией горизонтального ствола / Ф. Н. Доманюк.– Текст : непосредственный // Труды Российского государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина. – 2011. № 3 (264). – С. 37–47.Domanyuk, F. N. (2011). Modeling productivity of oil wells with complex trajectories of horizontal trunk. Proceedings of Gubkin Russian State University of Oil and Gas, (3(264)), рр. 37-47. (In Russian).Сохошко, С. К. Приток к скважине со сложной траекторией ствола в слоистом пласте / С. К. Сохошко, Ж. М. Колев. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. 2014. – № 10. – С. 110–112.Sokhoshko, S. K., & Kolev, Zh. M. (2014). Oil inflow to a well with complicated wellbore trajectory in layered reservoir. Oil Industry, (10), рр. 110-112. (In Russian).Brito, R. Effect of Well Trajectory on Liquid Removal in Horizontal Gas Wells / R. Brito, E. Pereyra, C. Sarica. – Теxt : electronic // SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 26–28 September, Dubai, UAE. – 2016. – URL: https://doi.org/10.2118/181423-MS. Published: September, 26, 2016.Brito, R., Pereyra, E., & Sarica, C. (2016). Effect of Well Trajectory on Liquid Removal in Horizontal Gas Wells. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dubai, UAE, September, 26-28, 2016. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/181423-MSNorris III, H. L. The Use of a Transient Multiphase Simulator to Predict and Suppress Flow Instabilities in a Horizontal Shale Oil Well / H. L. Norris III. – Теxt : electronic // SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 8–10 October, San Antonio, Texas, USA. – 2012. URL: https://doi.org/10.2118/158500-MS. – Published: October, 08, 2012Norris III, H. L. (2012). The use of a transient multiphase simulator to predict and suppress flow instabilities in a horizontal shale oil well. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers. San Antonio, Texas, USA, October, 8-10, 2012. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/158500-MSQuintero, L. Dynamics of Multiphase Flow Regimes in Toe-Up and Toe-Down Horizontal Wells / L. Quintero, M. Azari, F. Hamza. – Теxt : electronic // SPWLA 23 rd Formation Evaluation Symposium of Japan, 11–12 October, Chiba, Japan. – 2017. – URL: https://onepetro.org/SPWLAJFES/proceedings-abstract/JFES17/All-JFES17/SPWLA-JFES-2017-M/29201. – Published: October, 11, 2017.Quintero, L., Azari, M., & Hamza, F. (2017). Dynamics of Multiphase Flow Regimes in Toe-Up and Toe-Down Horizontal Wells. SPWLA 23 rd Formation Evaluation Symposium of Japan. Society of Petrophysicists and Well-Log Analysts. Chiba, Japan, October 11-12, 2017. (In English). Avaialble at: https://onepetro.org/SPWLAJFES/proceedings-abstract/JFES17/All-JFES17/SPWLA-JFES-2017-M/29201Malekzadeh, R. A Modelling Study of Severe Slugging in Wellbore / R. Malekzadeh, R. F. Mudde. – Теxt : electronic // North Africa Technical Conference and Exhibition, 20–22 February, Cairo, Egypt. – 2012. – URL: https://doi.org/10.2118/150364-MS. – Published: February, 20, 2012.Malekzadeh, R., & Mudde, R. F. (2012). A Modelling Study of Severe Slugging in Wellbore. North Africa Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers. Cairo, Egypt. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/150364-MSHill, A. D. The Relative Importance of Wellbore Pressure Drop and Formation Damage in Horizontal Wells / A. D. Hill, D. Zhu. – DOI 10.2118/100207-PA. – Direct text // SPE Production and Operations. – 2008. – Vol. 23, Issue 02. – Р. 232–240.Hill, A. D., & Zhu, D. (2008). The Relative Importance of Wellbore Pressure Drop and Formation Damage in Horizontal Wells. SPE Production & Operations, 23(02), рр. 232-240. (In English). DOI: 10.2118/100207-PAImpact of Completion Design on Unconventional Horizontal Well Performance / R. Yalavarthi, R. Jayakumar, C. Nyaaba, R. Rai. – Теxt : electronic // SPE Unconventional Resources Technology Conference, 12–14 August, Denver, Colorado, USA. – 2013. – URL: https://doi.org/10.1190/urtec2013-134. – Published: September, 26, 2013.Yalavarthi, R., Jayakumar, R., Nyaaba, C., & Rai, R. (2013). Impact of Completion Design on Unconventional Horizontal Well Performance. Unconventional Resources Technology Conference. Society of Exploration Geophysicists, American Association of Petroleum Geologists, Society of Petroleum Engineers. Denver, Colorado, USA, August, 12-14, 2013. (In English). Available at: https://doi.org/10.1190/urtec2013-134Тагиров, К. М. Эксплуатация горизонтальных газовых скважин : учебное пособие / К. М. Тагиров, Т. А. Гунькина, А. В. Хандзель ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Северо-Кавказский федеральный университет. – Ставрополь : СКФУ, 2017. – 150 с. – Текст : непосредственный.Tagirov, K. M., Gun'kina, T. A., & Khandzel', A. V. (2017). Ekspluatatsiya gorizontal'nykh gazovykh skvazhin. Stavropol, North-Caucasus Federal University Publ., 150 p. (In Russian).Actual wellbore tortuosity evaluation using a new quasi-three-dimensional approach / J. Jing, W. Ye, C. Cao, X. Ran. – Теxt : electronic // Petroleum. – 2021. – URL: https://doi.org/10.1016/j.petlm.2021.03.008. – Published: April, 14, 2021.Jing, J., Ye, W., Cao, C., & Ran, X. (2021). Actual wellbore tortuosity evaluation using a new quasi-three-dimensional approach. Petroleum. (In English). Available at: https://doi.org/10.1016/j.petlm.2021.03.008Browning, S. Effects of Toe-Up Vs Toe-Down Wellbore Trajectories on Production Performance in the Cana Woodford / S. Browning, R. Jayakumar. – Теxt : electronic // Unconventional Resources Technology Conference, 1–3 August, San Antonio, Texas, USA. 2016. – URL: https://doi.org/10.15530/urtec-2016-2461175. – Published: August, 03, 2016.Browning, S., & Jayakumar, R. (2016). Effects of Toe-Up Vs Toe-Down Wellbore Trajectories on Production Performance in the Cana Woodford. Unconventional Resources Technology Conference, San Antonio, USA, August, 1-3, 2016. (In English). Available at: https://doi.org/10.15530/urtec-2016-2461175Сохошко, С. К. Профиль притока к пологому стволу газовой скважины на стационарном режиме / С. К. Сохошко. – Текст : непосредственный // Нефтепромысловое дело. – 2016. – № 5. – С. 26–29.Sokhoshko, S. K. (2016). Profile of the inflow to a sloping gas well bore in the stationary mode. Oil Field Engineering, (5), pp. 26-29. (In Russian).Сохошко, С. К. Приток к пологой газовой скважине с боковым стволом в полосообразном пласте / С. К. Сохошко. – Текст : непосредственный // Нефть. Газ. Новации. 2008. –№ 3. – С. 45–46.Sokhoshko, S. K. (2008). Pritok k pologoy gazovoy skvazhine s bokovym stvolom v polosoobraznom plaste. Neft. Gas. Novacii, (3), рр. 45-46. (In Russian).Сохошко, С. К. Моделирование работы пологого ствола газовой скважины с песчаной пробкой на забое / С. К. Сохошко, А. И. Мамчистова, А. А. Хакимов. – Текст : непосредственный // Нефть и газ Западной Сибири. – 2013. – С. 195–198.Sokhoshko, S. K., Mamchistova, A. I., Khakimov, A. A., & Gurbanov, I. I. (2013). Modelirovanie raboty pologogo stvola gazovoy skvazhiny s peschanoy probkoy na zaboe. Neft' i Gaz Zapadnoy SIbiri, pp. 195-198. (In Russian).Al Rbeawi S. Effect of the Number and Length of Zonal Isolations on Pressure Behavior of Horizontal Wells / S. Al Rbeawi, D. Tiab. – Теxt : electronic // SPE Production and Operations Symposium, 27–29 March, Oklahoma, USA. – 2011. – URL : https://doi.org/10.2118/142177-MS. Published: March, 27, 2011.Al Rbeawi, S., & Tiab, D. (2011). Effect of the Number and Length of Zonal Isolations on Pressure Behavior of Horizontal Wells. SPE Production and Operations Symposium. Oklahoma, USA, March, 27-29, 2011. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/142177-MSThe Experimental and Model Study on Variable Mass Flow for Horizontal Wells With Perforated Completion / W. Jianguang, L. Xuesong, L. Xuemei, M. Yuanyuan. – DOI 10.1115/1.4037026. – Теxt : electronic // ASME. Journal of Energy Resources Technology. 2017. – Vol. 139, Issue 6. – URL: https://doi.org/10.1115/1.4037026. – Published: July, 17, 2017.Jianguang, W., Xuesong, L., Xuemei, L., & Yuanyuan, M. (2017). The Experimental and Model Study on Variable Mass Flow for Horizontal Wells With Perforated Completion. ASME. Journal of Energy Resources Technology, 139(6). (In English). Available at: https://doi.org/10.1115/1.4037026Бобровский, С. А. Движение газа в газопроводах с путевым отбором / С. А. Бобровский, С. Г. Щербаков, М. А. Гусейн-Заде. – Москва : Наука, 1972. – 192 с. – Текст : непосредственный.Bobrovskiy, S. A., Shcherbakov, S. G., & Guseyn-Zade, M. A. (1972). Dvizhenie gaza v gazoprovodakh s putevym otborom. Mosow, Nauka Publ., 192 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.