Технологии гидродинамических исследований

4.1 Типы гидродинамических исследований

Гидродинамические исследования делят на базовые, стандартные и экспресс исследования.

v Базовые исследования проводятся в одиночных (специально отобранных) скважинах по индивидуальным программам.

v Стандартные исследования проводятся согласно программе плановых исследований скважин эксплуатационного фонда с использованием апробированных технологий, позволяющих уверенно определять параметры как удаленной, так и ближней зон пласта.

v Экспресс исследования проводятся в большинстве скважин эксплуатационного фонда по упрощенным технологиям с целью приближенной оценки гидродинамических параметров и изучения динамики их изменения во времени.

 

4.2 Базовые гидродинамические исследования

 

Объекты базовых исследований выбираются исходя из следующих условий:

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

· Объекты исследований должны быть по возможности равномерно распределены на площади.

Наиболее благоприятны для базовых исследований скважины - работающие в режиме фонтанирования или нагнетания. Для таких скважин используются следующие технологии:

· Регистрация кривых восстановления давления после полной остановки скважин (КВД). При этом время регистрации КВД увеличивается до 36-48 часов.

· Регистрация кривых стабилизации (падения) давления КСД (КПД) в течение 10-12 часов

· Определение депрессий и дебитов при нескольких стабильных режимах отбора (4-5 и более) и построение индикаторных диаграмм (ИД).

· Перечисленные технологии желательно использовать совместно.

В качестве объектов для изучения гидродинамических параметров удаленных зон пласта чрезвычайно благоприятны длительно эксплуатируемые нагнетательные скважины, которые могут быть исследованы согласно п.2.2 при существенном увеличении времени простоя скважины.

Объектом базовых исследований являются также скважины, исследуемые в процессе освоения (в том числе после капитального ремонта). Исследования в таких скважинах предполагают регистрацию непрерывных кривых изменения давления и температуры на забое и устье. Параллельно фиксируются особенности поведения скважины (режим воздействия на пласт, характер притока, данные устьевых замеров и пр.). Подобные исследования, как правило, выполняются с участием промыслово-геофизической службы и сопровождаются регистрацией глубинных профилей параметров «притока-состава».

В результате базовых исследований решают следующие задачи:

· Количественная оценка фильтрационных параметров дальней зоны пласта (гидропроводность, подвижность, пьезопроводность, проницаемость и др.) с высокой степенью достоверности.

· Количественное определение полного набора гидродинамических параметров (включая величину скин-фактора), характеризующих совершенство вскрытия пласта.

· Оценка достоверности параметров пласта, получаемых при массовой обработке результатов стандартных и экспресс исследований.

 

4.3 Стандартные гидродинамические исследования

 

Объекты стандартных исследований выбираются исходя из следующих условий:

v Преимущественно выбираются скважины эксплуатационного фонда.

v Объекты исследований должны быть равномерно распределены по площади.

v Частота исследований выбирается из расчета охвата 25 ¸ 40 процентов фонда добывающих и нагнетательных скважин за 1 ¸ 1.5 годовой период.

v Стандартные исследования нацелены на оценку текущих (на определенную дату или временной интервал) гидродинамических параметров пласта.

Основу стандартных исследований составляют замеры забойного давления по п.1.2. Время регистрации КВД сокращается до 12-24 часов. При исследованиях методами установившихся отборов (закачек) измерения проводят на 3-5 режимах.

v По данной технологии целесообразно периодически исследовать весь фонд нагнетательных скважин.

v В связи с оснащением НГДУ современной цифровой автономной аппаратурой, рекомендуется проводить дополнительные исследования эксплуатационных скважин в межремонтный период (см. п.3.2.3.1).

В результате стандартных исследований получают основной объем информации о текущих гидродинамических параметрах пласта. Эта информация используется в дальнейшем при совместном площадном анализе промысловых и геофизических результатов с целью оценки характера выработки залежи, а также при гидродинамическом моделировании процессов разработки месторождения.

 

 

Экспресс исследования

Экспресс исследования являются самым дешевым и распространенным способом получения оперативной информации. Частота исследований, как правило, выбирается из расчета охвата большей части действующего фонда скважин в течение года.

Основу экспресс исследований составляют замеры темпа перемещения уровня жидкости в процессе остановки или пуска скважин.

Экспресс исследования обычно проводятся способом регистрации КВД или КСД в течение 5-10 часов. Целесообразно увеличить временной интервал в соответствии с п.3 и тем самым существенно повысить достоверность результатов.

В качестве варианта экспресс исследований следует рассматривать промыслово-геофизические исследования (ПГИ), проводимые по сокращенной программе в скважинах в процессе их освоения или после капитального ремонта. В указанных случаях давление обычно регистрируется лишь в процессе восстановления уровня после вызова притока.

Экспресс исследования позволяют определить коэффициенты продуктивности скважины, по которым оценивают приближенные значения проницаемости пласта (обычно искаженные влиянием скин-фактора).

Полученные данные используются для выбора объектов для проведения специальных работ и для изучения изменчивости параметров пласта во времени.

 

5. Специфика гидродинамических исследований различных типов скважин

5.1 Добывающие фонтанирующие скважины

5.1.1 Базовые гидродинамические исследования

Исследования в фонтанирующих скважинах относятся к разряду наиболее информативных, поскольку допускается длительная работа скважины со стабильным расходом. Измерения проводятся как на технологическом режиме, так и на нескольких режимах уменьшенного отбора., что позволяет применять весь спектр методических приемов, названных в п. 3.1. Поэтому фонтанирующие скважины являются наиболее привлекательным объектом применения базовых технологий гидродинамических исследований.

Выбор технологии исследований зависит от текущего состояния и поведения скважины. При любой технологии в процессе всего цикла исследования проводится непрерывная запись изменения во времени кривых температуры и давления на забое скважины с шагом по времени не менее 20 сек. Одновременно желательно фиксировать изменение во времени буферного и затрубного давлений.

5.1.1.1 В длительно простаивавших (5-10 суток и более) скважинах рекомендуется использовать технологию «длительная статика» – «режимы уменьшенного отбора» - «технологический режим» - «КВД». По данной технологии сначала проводится несколько циклов исследований на режимах уменьшенного отбора. При этом дебит каждого последующего режима выбирают больше дебита предыдущего режима. Измерения проводят на 3-5 и более режимах, по возможности равномерно распределенных по шкале дебитов (депрессий). Время работы на каждом режиме должно составлять не менее 3-5 часов. Затем скважина останавливается на проведение замера КВД. продолжительностью 36-48 и более часов.

5.1.1.2. В длительно работавших на технологическом режиме скважинах рекомендуется использовать технологию «длительная динамика»-«КВД»-«режимы уменьшенного отбора». При этом скважина останавливается для проведения КВД на срок, длительностью 36-48 часов и более. Затем проводятся исследования на режимах уменьшенного отбора.

5.1.1.3. Если в предшествующий период скважина работала с резкими колебаниями дебита, то исследования проводятся лишь в случае крайней необходимости (любым из рассмотренных выше способов). При этом обработка результатов будет достоверна, если известна предыстория работы скважины (длительности и дебиты предшествующих режимов) во временном интервале, превышающем время исследований как минимум в 3-5 раз.

5.1.1.4. Поскольку при закрытии фонтанирующей скважины эффект послепритока незначителен, то для оценки гидродинамических параметров пласта по КВД достаточно эффективен стандартный метод Хорнера. Исследования на режимах обрабатывают методом индикаторной линии. Участки кривой давления непосредственно после пуска или изменения режима работы скважины обрабатывают по методике кривой стабилизации давления КСД.

5.1.1.5. По любой из перечисленных выше технологий возможна оценка параметров пласта методом совмещения. При нестабильном фонтанировании скважины (п.5.1.1.3) преимущества этого метода перед остальными неоспоримы.

5.1.1.6. Необходимое для расчетов значение дебита получают в основном по результатам устьевых замеров (на ДИКТ, в мерной емкости и пр.). Не исключена оценка дебита по результатам ПГИ (например - по механическому расходомеру).

5.1.1.7. Базовые исследования несут максимум информации об удаленных зонах пласта. При продолжительном времени регистрации КВД из-за большого радиуса исследования при интерпретации необходимо использовать более сложные модели залежи (учитывающих ее ограниченность по простиранию, наличие непроницаемых экранов и пр.). Возникающие при этом затруднения связаны в первую очередь не со сложностью сопутствующих расчетов, а с возможной неоднозначностью решения обратной задачи.

 

5.1.2 Стандартные гидродинамические исследования

5.1.2.1. Стандартные гидродинамические исследования выполняются согласно п.5.1.1, но вместо серии измерений на серии режимов уменьшенного отбора выполняется один замер на технологическом режиме, а время снятия КВД уменьшается до 10-24 часов.

5.1.2.2. Основной целью стандартных исследований является оценка величины скин-фактора и оценки параметров ближайшей, неискаженной скин-фактором зоны пласта.

 

5.1.3 Экспресс гидродинамические исследования

5.1.3.1. Экспресс гидродинамические исследования фонтанирующих скважин состоят в периодических замерах дебита и забойного давления на технологическом режиме.

5.1.3.2. По замерам дебита и давления определяют коэффициент продуктивности, по величине которого приближенно оценивают эффективную гидропроводность и проницаемость (результат суммарного влияния свойств пласта и скин-фактора).

 

5.2 Нагнетательные скважины

Технология исследований нагнетательных скважин и методика интерпретации получаемых результатов аналогична рассмотренной в п.5.1. При этом подобные исследования имеют ряд неоспоримых преимуществ:

· полученные результаты практически не искажены влиянием фазовой проницаемости пласта;

· можно обеспечить работу скважины при существенно больших дебитах и перепадах давления, чем при фонтанировании;

· заполнение ствола однородной несжимаемой жидкостью упрощает оценку давления на забое по величине буферного давления;

· проведение скважных исследований минимально отражается на режиме работы промысла, что позволяет существенно повысить эффективность применяемых технологий (за счет увеличения времен выдержки скважины на отдельных режимах, а также за счет увеличения количества режимов и пр.)

· сказанное выше свидетельствует, что нагнетательные скважины являются одним из наиболее благоприятным типов объектов для базовых гидродинамических исследований.

5.2.1 Базовые гидродинамические исследования

5.2.1.1. Базовые исследования нагнетательных скважин проводятся согласно п.5.1.1 Технология, аналогичная КВД (регистрация кривых изменения давления в простаивающей скважине), носит название «кривой падения давления» (КПД).

5.2.1.2. Основная специфика исследования нагнетательных скважин состоит в создании существенной величины репрессии на пласт. В этих условиях параметры пласта (продуктивность, проницаемость) могут зависеть от репрессии. Влияние этого фактора особенно значимо в карбонатных коллекторах с вторичной трещиноватостью. В несовершенных по степени вскрытия интервалах от репрессии может зависеть эффективная мощность пласта.

В этих условиях возрастает значимость методики снятия индикаторных линий. При зависимости перечисленных выше параметров от репрессии нарушается линейный вид индикаторной линии.

При зависимости эффективной мощности от интенсивности нагнетания информативность методов ГДИ существенно повышается при их комплексировании с методами промыслово-геофизического контроля (ПГИ).

5.2.1.3. Для количественного определения интервальных расходов (приемистостей) в комплекс ПГИ должна быть включена механическая расходометрия. Режимные измерения методом термометрии позволяют контролировать изменения во времени работающих (принимающих) толщин пласта. Для повышения достоверности термических исследований режимные исследования лучше проводить с последовательным увеличением репрессии на пласты.

 

5.2.2 Стандартные гидродинамические исследования

Технология проведения измерений и методика интерпретации результатов не имеет существенных отличий от технологии, описанной в п.5.1.2.

 

5.2.3 Экспрессные гидродинамические исследования

Технология проведения измерений и методика интерпретации результатов не имеет существенных отличий от технологии, описанной в п. 5.1.3.

5.3 Добывающие насосные скважины

5.3.1Базовые гидродинамические исследования

5.3.1.1. Условия в насосных скважинах не оптимальны для проведения базовых гидродинамических исследований. В первую очередь это связано с экономической нецелесообразностью длительной остановки или изменения режима работы насоса.

5.3.1.2. Необходимость в проведении подобных работ связана с тем, что на большинстве месторождений отсутствует достаточное количество скважин, эксплуатируемых в режиме фонтанирования или закачки.

5.3.1.3. Технология проведения измерений аналогична п.5.1.1.

5.3.1.4. Необходимые для интерпретации значения дебита рассчитываются на основе эксплуатационных характеристик насоса или результатов измерений в мерной емкости. На этапах простоя скважины, в процессе подъема динамического уровня дебит рассчитывается по темпу изменения давления на забое и устье во времени.

5.3.1.5. Способ обработки результатов измерений определяется интенсивностью послепритока, который в свою очередь зависит от типа используемого насоса.

· В скважинах, оборудованных струйными насосами, послеприток практически отсутствует, что позволяет для периода стабильной или циклической работы насоса использовать метод Хорнера.

· В скважинах, оборудованных ЭЦН, послеприток оказывает существенное влияние. Фактически после остановки насоса регистрируется кривая КВУ. Интерпретация результатов измерений производится в несколько этапов. Сначала по кривой изменения забойного давления во времени оценивается кривая дебита. Затем проводится совместная обработка непрерывных кривых изменения дебита и давления по п.3.2.2. Она позволяет оценить как параметры пласта и скин-фактор. Внедрение данной технологии в промысловую практику позволяет, не затрачивая средства на дополнительные исследования, существенно поднять качество получаемой информации. Причем, в этом случае отпадает необходимость в регистрации классических КВУ (при отключении насоса). Вполне достаточно проводить непрерывные измерения в процессе резкой смены режима работы насоса.

· При базовых исследованиях недопустимо использовать данные об изменениях во времени параметра забойного давления, полученного путем пересчета по уровням.

 

5.3.2 Стандартные гидродинамические исследования

5.3.2.1. Технология стандартных исследований включает:

· Исследования на стабильном режиме отбора. По результатам оценки дебита и забойного давления оценивают коэффициент продуктивности, по величине которого определяют фильтрационные параметры пласта согласно п.3.1.1.

· Регистрацию КВУ по окончании работы насоса. Стандартная технология обработки этих данных изложена в п.3.2.1. В результате определяют продуктивность скважины и сопутствующий набор гидродинамических параметров пласта.

· Регистрацию КВУ при увеличенном (до нескольких суток) времени простоя скважины. При обработке таких результатов предполагают, что восстановление давления на конечном участке кривой определяется в основном упругими свойствами пласта. На этом основании для обработки используют стандартный способ Хорнера. К этим результатам следует относиться с большой осторожностью. Интенсивный приток в скважину непосредственно после прекращения работы насоса не может не оказывать существенно воздействие на поведение давления.

5.3.2.2. Необходимые для интерпретации значения дебита рассчитываются на основе эксплуатационных характеристик насоса или результатов измерений в мерной емкости. На этапах простоя скважины, в процессе подъема динамического уровня дебит рассчитывается по темпу изменения давления на забое и устье во времени.

5.3.2.3. При базовых исследованиях недопустимо использование данных об изменении во времени забойного давления, полученных путем пересчета по уровням.

5.3.2.4. При прямых измерениях забойного давления и наличии достоверных данных о дебите совместная обработка непрерывных кривых изменения дебита и давления выполняется согласно п. 5.3.2.2 с целью раздельной оценки параметров пласта и скин-фактора. Подобная технология работ весьма перспективна, поскольку позволяет выполнить массовые и надежные расчеты фильтрационных параметров пласта, необходимые для гидродинамического моделирования.

 

5.3.3 Экспресс исследования

5.3.3.1 . При экспресс исследованиях замеряют глубину уровня жидкости в стволе. По глубине уровня рассчитывают величину забойного давления, по темпу изменения уровня во времени рассчитывают дебит.

5.3.3.2. Технология экспресс исследований включает :

· Исследования на стабильном режиме отбора. По величине дебита и забойного давления оценивают коэффициент продуктивности, по величине которого определяют фильтрационные параметры пласта согласно п.3.1.1.

· Регистрация КВУ по окончании работы насоса. Стандартная технология обработки этих данных изложена в п.3.2.1. В результате определяют продуктивность скважины и сопутствующий набор гидродинамических параметров пласта.

5.3.3.3. Значения дебита в режиме отбора рассчитываются на основе эксплуатационных характеристик насоса или результатов измерений в мерной емкости.

 

5.4 Скважины, осваиваемые компрессированием или свабированием

5.4.1Базовые гидродинамические исследования

5.4.1.1. Основу технологии базовых гидродинамических исследований составляют непрерывные измерения во времени забойного, буферного и межтрубного давлений.

5.4.1.2. В течение всего периода освоения скважины (включая предшествующий простой, вызов притока и восстановление давления и уровня) параллельно могут проводиться измерения положения уровня раздела фаз в стволе и в межтрубном пространстве с помощью эхолота или по данным ПГИ (по методам определения притока-состава).

5.4.1.3. При нескольких циклах освоения гидродинамические измерения должны охватывать все циклы.

5.4.1.4. Для достоверной обработки результатов должна быть известна предыстория работы скважины (длительности и дебиты предшествующих режимов) во временном интервале, превышающем время исследований как минимум в 3-5 раз.

5.4.1.5. В период восстановления уровня (после стравливания, окончания свабирования и т.п.) желательны синхронные замеры уровня (с помощью ПГИ или эхолотом).

5.4.1.6. Обработка возможна при наличии данных о текущем пластовом давлении, которое либо известно по промысловым данным или оценивается в процессе текущих исследований одним из следующих способов:

· замер забойного давления в длительно простаивающей скважине (обычно перед началом испытаний),

· обработка конечного участка кривой восстановления уровня,

· обработка кривой восстановления уровня методом индикаторной линии.

В идеале оценки величины пластового давления различными методами должны быть близки. При резких расхождениях выбор наиболее предпочтительного способа производится на основании следующих критериев:

· Замеры в длительно простаивающей скважине следует считать наиболее достоверными, если есть уверенность в гидродинамической связи пласта и забоя скважины. Этому методу следует отдать приоритет.

· По конечному участку КВУ пластовое давление определяется надежно при большом времени выдержки скважины (от 10 до 40-50 часов в зависимости от проницаемости пласта) и достоверной информации об изменении дебита в процессе исследований.

· По индикаторной диаграмме пластовое давление можно оценить при времени восстановления уровня не менее 7-10 часов. Этот метод оценки в большинстве случаев является приближенным

5.4.1.7. Наиболее достоверную информацию о гидродинамических свойствах пласта получают при совместной обработке непрерывных кривых изменения во времени давления и дебита согласно п.3.2.2.

5.4.1.8. При необходимости оценить интегральные фазовые дебиты проводят совместную обработку результатов измерений давления и фазовых уровней согласно п.3.2.3.

 

 

5.4.2 Стандартные гидродинамические исследования

5.4.2.1 Работы по освоению скважины сами по себе сложны, дороги и нестандартны. Большинство технологических операций в стволе проводится вне зависимости от того, проводятся там гидродинамические исследования или нет. Поэтому упрощение технологии гидродинамических исследований не приводит к существенному удешевлению общей стоимости работ. Поэтому такие сложные скважины желательно исследовать по технологии, описанной в п. 5.4.1.

5.4.2.2 В технологии исследований возможны следующие упрощения:

· Не проводятся измерения уровней. В этом случае расчеты дебита по кривой давления проводятся на основе среднего (наиболее вероятного) значения плотности смеси. Это возможно, поскольку диапазон изменения плотности водонефтяной смеси, как правило, невелик (от 700 до 1100 кг/м³).

· Исключаются из комплекса параллельные замеры ПГИ. В этом случае при оценке фильтрационных параметров нельзя опираться на уточненные данные о работающей мощности пластов и о межпластовых перетоках на дату исследований.

5.4.2.3. По названным выше причинам экспресс исследования столь сложных объектов нецелесообразны.

 

6. Система гидродинамических исследований

Основной принцип организации работ состоит в сосредоточении повышенного внимания на наиболее важных объектах (залежах, являющихся объектами моделирования). Это даст возможность вместо анализа разрозненных результатов отдельных измерений перейти к обобщениям информации по площади.

До выполнения основного объема работ по ГДИ необходимы базовые исследования в процессе вызова притока в двух-трех скважинах. Фонтанирующие скважины должны исследоваться в первую очередь. Причем - по наиболее полной программе. При их отсутствии исследования целесообразно приурочить к этапу освоения. Технология исследований должна соответствовать п.5.1.1.

В целях максимального сокращения потерь при добыче нефти должны быть максимально задействованы при исследованиях нагнетательные скважины. Предварительно проводятся расширенные базовые исследования в 2-3 из них, а затем - технологией стандартных ГДИ охватываются остальные нагнетательные скважины.

По возможности, необходимо приурочить гидродинамические измерения к промыслово-геофизическим исследованиям (ПГИ) в процессе капитального ремонта (согласно плану КРС). Такие исследования обычно выполняются силами геофизической службы, но комплексная интерпретация совместных результатов должна осуществляться заказчиком работ.

Стандартные исследования в эксплуатационных скважинах организуются согласно пп.5.1.2, 5.2.2, 5.3.2. Исследуемые скважины желательно выбирать на разных участках залежи с учетом технического состояния ствола, подземного оборудования, режимов эксплуатации и способов добычи.

Дополнительно необходимо организовать стандартные исследования по п.4.2.4.2 с помощью автономной аппаратуры. Целесообразно одновременно установить 3-5 автономных приборов на локальном участке площади для изучения особенностей реагирования соседних скважин.

Экспресс исследования должны выполняться параллельно с базовыми и стандартными, что позволит оперативно использовать получаемую при их обработке информацию для корректировки всей программы работ на месторождении.

В табл. 6.1 представлена примерная схема организации ГДИ на объекте разработки.

Таблица 6.1