книги / Промысловый контроль и регулирование разработки месторождений углеводородов. Ч. 1

ГЛАВА 3 ОСНОВЫ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ ПЛАСТОВ

Основная цель гидродинамических исследований скважин (ГДИС) – определение способности пласта отдавать пластовые флюиды. При хорошо спланированных и выполненных операциях по исследованию скважин, затем при тщательном анализе результатов исследований можно получить информацию о проницаемых свойствах пласта, характеристиках повреждения пласта или результатах его интенсификации, пластовом давлении и, возможно,

оконфигурации границ пласта и его неоднородности.

Вчисло гидродинамических методов исследования скважин входят устьевые и глубинные измерения параметров (давления- скорости-температуры) во времени на глубине (забойных и устьевых давлений, фазовых расходов, температуры) в процессе целенаправленного измерения характера поведения скважины (пуска, остановки, изменения расхода и пр.).

Выделение названных методов в специальную группу связано в первую очередь со спецификой решаемых задач, основной из которых является оценка фильтрационных и энергетических параметров пласта. Не менее существенна и специфика используемых при этом технологий, базовым элементом которых является регистрация изменения гидродинамических параметров во времени на фиксированной глубине. Причем используются измерения как на устье, так и на забое скважины. Часто названные технологии измерений комплексируются друг с другом. Все это определяет особенности используемого при проведении работ технологического оборудования и скважинных приборов. Измерения температуры и давления чаще всего выполняются глубинными автономными приборами на проволоке. В процессе этих измерений проводятся устьевые замеры расхода жидкости и газа (газового фактора). В настоящее время для гидродинамических

191

исследований нередко используются стандартная аппаратура ПГИ-ГДИС или даже промысловые дистанционные датчики (устанавливаемые на приеме ЭЦН), позволяющие измерять и передавать по кабелю непрерывную синхронную запись таких гидродинамических параметров, как давление и температура.

Исследования можно подразделить на первичные, текущие

испециальные. Первичные исследования проводят на стадии разведки и опытной эксплуатации месторождения. Задача их заключается в получении исходных данных, необходимых для подсчета запасов и проектирования разработки. Текущие исследования осуществляют в процессе разработки. Их задача состоит в получении сведений для уточнения параметров пласта, принятия решений о регулировании процесса разработки, проектирования и оптимизации технологических режимов работы скважин

идр. Специальные исследования вызваны специфическими условиями разработки залежи и эксплуатации скважин (внедрение третичных методов и т.п.).

Внастоящее время объекты поиско-разведочного бурения, как правило, сначала подвергаются разведке, а затем пробной эксплуатации на основе геологических, сейсмических и каротажных данных, которые потом дополняются результатами ГДИС. Перед началом бурения поисково-разведочной скважины сейсмические данные прежде всего служат для оконтуривания потенциального продуктивного пласта по глубине и простиранию. В процессе бурения данные каротажа используются для определения статических параметров пласта, таких как пористость, литология, тип пород, насыщение, а также глубина залегания, мощностьиугол падения. Динамические параметрыпластаопределяютсявпроцессеГДИС.

ГДИС проводятся для определения тех параметров пласта, которые нельзя адекватно измерить при помощи других методов, например отбор керна, электрокаротаж, сейсморазведка и др. Правда, в некоторых случаях можно провести подобные измерения с привлечением перечисленных методов, но либо качество, либо объем полученных данных могут оказаться недостаточными для достижения целей компании. Замеры давления, температуры,

192

дебитов и отбор проб предоставляют ключевую информацию для понимания и предсказания поведения пласта и его потенциала добычи. Результаты ГДИС служат входными параметрами при моделировании пласта, разработке схемы заканчивания скважины, подготовке стратегии эксплуатации месторождения и проектировании промысловой инфраструктуры.

Результаты ГДИС также чрезвычайно важны для подсчета запасов. Во многих странах для подсчета запасов из категории доказанных требуется проводить исследования на приток и доставлять полученный флюид на поверхность. Кроме того, такие исследования являются средством прямого крупномасштабного измерения совокупной реакции пластов и определения их границ.

Одним из важнейших пластовых параметров является проницаемость. Понимание проницаемости и того, как она изменяется

вразличных направлениях, необходимо для выбора стратегии перфорации, оценки связи трещин и разломов, предсказания параметров работы скважины и моделирования поведения пласта при первичной, вторичной и третичной эксплуатации.

Под гидродинамическими исследованиями нефтяных и газовых скважин и пластов понимается комплекс мероприятий, проводимый для регистрации и определения некоторых параметров

вработающих или остановленных скважинах.

Ниже приводится перечень основных задач, решаемых методами гидродинамических исследований:

Задача 1. Определение пластового давления.

Задача 2. Определение фактического коэффициента продуктивности/приемистости.

Задача 3. Определение фильтрационно-емкостных свойств пласта и состояния призабойной зоны и потенциальной продуктивности скважины.

Задача 4. Определение типа и формы внешних границ и расстояния до них.

Задача 5. Установление гидродинамической связи между отдельными участками продуктивного пласта, определение фильтрационных свойств межскважинного пространства.

193

Основное преимущество гидродинамических исследований перед лабораторными заключается в том, что они позволяют определить параметры пласта не на ограниченном интервале продуктивного пласта, а по всему разрезу. Гидродинамические методы исследования позволяют определять свойства пластов на любом этапе разработки залежи, а не только в период ее разбуривания.

Своевременно и в полном объеме проводимые гидродинамические исследования позволяют создавать информационную базу, используемую в различных целях: для моделирования, проектирования и анализа разработки.

При проведении ГДИС применяют следующие способы (методы) измерений:

снятие кривой стабилизации давления (КСД);

снятие кривой восстановления давления (КВД);

снятие кривой падения давления (КПД);

снятие индикаторной диаграммы (ИД);

снятие кривой восстановления уровня (КВУ);

снятие кривой изменения давления во времени (КД);

снятие кривой изменения давления по глубине (ДГ);

сомплексныециклическиеисследованияИД-КВД, ИД-КСД;

сомплексные исследования при опробовании (с применением ИПТ, ИПК, зарубежных комплексов типа «RFT», «MDT», «CHDT»);

снятие кривой гидропрослушивания (ГДП). Рекомендуемые методы и технологии гидродинамических

исследований для решения различных задач приведены в табл. 3.1. Таблица разработана на основе изучения технических и технологических возможностей различных видов исследований, их информативности и достоверности определения фильтра- ционно-емкостных параметров пласта.

Этапность и последовательность проведения гидродинамических исследований регламентирована и отражена в специальных

194

документах. Периодичность проведения основных видов гидродинамических исследований в соответствии с РД 153-39.0-109-01 приведена в табл. 3.2.

Таблица 3 . 1 Выбор методов и технологий ГДИС

Метод	Технология ГДИ			Решаемые задачи
ГДИ			Задача 1	Задача 2	Задача 3	Задача 4
	КВД фонт.		+	+	+ 1	+
	КВД тмс		+	+	+	+
КВД	КВД ипт		+	+ 2	+	–
	КВД стр.		+	+ 3	+ 1	+ 3
	КВД сваб.		+	+ 3	+	+ 4
	КВД компр.		+	+ 5	+	+ 5
КСД	КСД фонт.		+	+	+	+
КВУ	КВУ мех.		+	+	+	–
КПД	КПД нагн.		+	+	+ 1	+
	ИД фонт.		+	+	–	–
ИД	ИД нагн.		+	+	–	–
	ИД тмс		+	+	–	–
	ИД стр.		+	+	–	–
Условные обозначения:

1– дополнительно определяемые параметры пласта: для вертикальных скважин – параметры двойной пористости и двойной проницаемости; для скважин, частично вскрывающих пласт – коэффициент вертикальной анизотропии и дополнительные сопротивления при сферическом режиме течения; для горизонтальных скважин– коэффициентвертикальнойанизотропии(вертикальнаяпроницаемость);

2– коэффициент продуктивности определяется с погрешностями из-за кратковременного притока;

3– определяется по технологической схеме с длительным вызовом притока

ивыходом на условно стабилизированное забойное давление;

4– определяется по технологической схеме с длительным вызовом притока

ивыходом на условно стабилизированное забойное давление с закрытием скважины на забое;

5– определяется по технологической схеме с длительным притоком (длительным компрессированием с постоянным расходом газа и выходом на стабилизированное забойное давление).

Различают два основных метода ГДИС: при установившихся и при неустановившихся режимах фильтрации.

195

Таблица 3 . 2

Периодичность проведения основных видов гидродинамических исследований

				Метод	Метод
	№	Категория и виды	Пластовое	восстановления
					установившихся
	п/п	скважин	давление	давления	отборов
				(КВУ, КВД)
		Действующие добываю-
		щие, в том числе			Один раз в год/
		фонтанные	Один раз	Один раз
					один раз
			в квартал	в полугодие
					в два года
	1		Один раз	Один раз	Один раз в год/
		газлифтные			один раз
			в квартал	в полугодие	в два года
		оборудованные ЭЦН	Один раз	Один раз	Один раз в год
			в квартал	в полугодие
		оборудованные ШГН	Один раз	Один раз	Один раз в год
			в квартал	в полугодие
			Один раз	Один раз в год/	Один раз в год/
		Действующие нагнета-	в полугодие/
	2	тельные	один раз	один раз	один раз
			в квартал	в два года	в два года
		Контрольные, в том числе
			Один раз
		пьезометрические	в квартал/	–	–
	3		один раз
			в полугодие
		наблюдательные	Один раз	–	–
			в квартал
					–
	4	Водозаборные	–	–
		При проведении ремонта	Разовые	Разовые	Разовые
	5		исследова-
		или ГТМ	ния	исследования	исследования

ГДИС подразделяются на базовые (БИ) и экспресс-иссле- дования (ЭИ).

Базовые ГДИС проводятся в опорных (специально отобранных) скважинах по индивидуальным программам либо согласно программе плановых исследований скважин эксплуатационного фонда. Информация БИ используется при совместном площадном анализе промысловых и геофизических данных с целью

196

оценки характера выработки залежи, а также при гидродинамическом моделировании процессов разработки месторождения.

Объекты базовых исследований определяются исходя из следующихусловий:

Информация об исследуемом пласте (участке пласта) должна являться опорной для понимания геологического строения и оценки гидродинамического состояния залежи.

Объекты исследований должны быть по возможности равномерно распределены по площади, удовлетворять требованиям действующихдокументовпоохватуиэтапностиисследований.

В результате базовых исследований получают следующую информацию:

уточнение геологического строения, размера резервуара (областьдренирования), наличияграниц, неоднородностейпласта;

количественная (с высокой степенью достоверности) оценка фильтрационно-емкостных и динамических параметров удаленной зоны пласта (гидропроводности, подвижности, пьезопроводности, проницаемости), зональностиихраспространенияпо площади;

количественное определение полного набора гидродинамических параметров (включая величину скин-фактора), характеризующих радиальную неоднородность и совершенство вскрытия пласта (включая параметры трещины ГРП);

параметры энергетического состояния залежи (пластовое, забойное давления и пр.);

оценка достоверности гидродинамических параметров пласта, получаемых при массовой обработке данных экспрессисследований.

Базовые исследования в первую очередь нацелены на изучение начального (не нарушенного эксплуатацией) состояния пласта

иопределение фильтрационных свойств наполняющего его флюида. Поэтому в качестве объектов для БИ обязательно используются разведочные скважины, которые должны исследоваться непосредственно после бурения (в открытом стволе) и в процессе освоения (в обсаженной скважине).

Другой задачей БИ является получение информации о текущих гидродинамических параметрах пласта. Поэтому они долж-

197

ны проводиться в части скважин эксплуатационного фонда. Охват базовыми исследованиями всего фонда эксплуатационных скважин может варьироваться от 5 до 30 %.

Одной из главных составляющих системы БИ являются исследования по специально подготовленным программам, с проведением гидропрослушивания, с использованием забойных датчиков под приемом насоса, с закрытием непосредственно на забое, с применением нестандартных комплексом ГДИС и т.п. Объем специальных исследований на конкретном месторождении зависит от стадии разработки, а также от сложности задач.

Экспресс-исследования (ЭИ) проводятся в большинстве скважин эксплуатационного фонда по упрощенным технологиям с целью приближенной оценки фильтрационных параметров пласта иизучения динамики их изменения во времени. Тем не менее некоторые результаты ЭИ могут иметь статус базовых (например, для параметров забойных и пластовых давлений, продуктивностей). ЭИ являются относительно дешевым и наиболее распространенным способом получения оперативной информации. Частота исследований выбирается из расчета охвата оперативными ГДИС большей частидействующегофондаскважинвтечениегода.

ИсходныеданныеЭИдолжныподвергатьсяобязательнойоценке качества замеров. Результаты недостоверных исследований не должны использоваться на этапах документирования и анализа. Среди данных ЭИ, характеризующих работы пластов наиболее значимыми являютсяоценки, сделанныеспомощьюзабойныхдатчиков.

Гидродинамические ЭИ позволяют определить забойные и пластовые давления, коэффициенты продуктивности скважины (по жидкости). По последним оценивают приближенные значения параметра проницаемости пласта (обычно искаженные влиянием скин-фактора). Оценка продуктивности по ГДИС (особенно полученные по данным глубинных датчиков) используется для экспертизы имеющихся промысловых оценок удельной продуктивности. Значения продуктивности обязательно должны быть исправлены с учетом имеющихся достоверных данных ГДИС. Не допускается создание моделей разработки на основании невыверенных значений удельной продуктивности.

198

Данные выполненных ЭИ должны использоваться для выбора объектов при проведении специальных работ, а также для изучения характера изменчивости параметров пласта во времени. Исключительную значимость при планировании ЭИ имеют достоверные оценки пластового давления. По возможности вместе с пьезометрическими скважинами должны исследоваться и долго протаивающие эксплуатационные скважины. При построении карт изобар обязательно наносить текущие значения пластового давления для каждой из исследованных скважин с указанием способа оценки пластового давления.

3.1. Технологические схемы проведения гидродинамических исследований

Для выполнения ГДИС (КВД, КСД, КПД, гидропрослушивание, КП) в фонтанных скважинах, требуется лубрикатор, необходимый для проведения спуско-подъемных операций, лебедка, позволяющая выполнить спуск глубинного манометра в скважину (рис. 3.1), сепаратор для разделения фаз пластового флюида, замерное устройство, позволяющее отдельно замерять дебит жидкости

игаза (АГЗУ «Спутник», БИУС, АСМА). Полный перечень оборудования, необходимого для выполнения ГДИС, может меняться

идополняться в зависимости от поставленных целей проведения ГДИС, характераработыипродукцииисследуемойскважины.

Для проведения ГДИС в скважинах с нефонтанным притоком флюида используется техника и скважинное оборудование, позволяющее вызвать приток из пласта. Такие скважины исследуются с помощью компрессора, СВАБа или струйного насоса (типа УГИС или аналог). При использовании компрессора и СВАБа выполняют понижение уровня жидкости (флюида), вследствие чего на пласт оказывается депрессия и начинается приток из пласта в скважину. На рис. 3.2 представлена принципиальная схема обвязки исследуемой скважины при выполнении компрессирования. На рис. 3.3 представлена принципиальная схема обвязки исследуемой скважины при выполнении свабирования.

199

Рис. 3.1. Примерная схема расположения и установки		лубрикатора
и лебедки на скважине при	проведении ГДИС: 1 –	лубрикатор;
2 – сальниковое устройство; 3	– скребковая проволока; 4 – манометр;

5 – вентиль; 6 – верхний ролик; 7 – нижний оттяжной ролик; 8 – прибор; 9 – лубрикаторная задвижка; 10 – автомобиль

Рис. 3.2. Примерная схема обвязки исследуемой скважины при выполнении компрессирования

200