ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
ГДИС - система мероприятий, проводимых на скважинах по специальным программам, т.е. замер с помощью глубинных приборов ряда величин (изменения забойных давлений, дебитов, температур во времени и др), последующая обработка замеряемых данных, анализ и интерпретация полученной информации о продуктивных характеристиках - параметрах пластов и скважин.
Цели ГДИС:
Стадия промышленной разведки месторождения ~ получение возможно полной информации о строении и свойствах пластов, необходимой для подсчета запасов и составления проекта разработки, т.е. выявление общей картины неоднородностей пласта по площади.
Стадии пробной эксплуатации и промышленной разработки месторождения:
· уточнение данных о гидродинамических свойствах разрабатываемого объекта, необходимых для дальнейшего проектирования;
· получение информации о динамике процесса разработки, необходимой для его регулирования;
· определение технологической эффективности мероприятий, направленных на интенсификацию добычи нефти (обработка призабойных зон скважин, гидроразрыв и т.д.).
Методология интерпретации данных ГДИС заключается в определении параметров системы по известным входным и выходным сигналам. При воздействии возмущающим сигналом (постоянный дебит) на систему (скважина и пласт) измеряется реакция системы (изменение забойного давления).
Цель интерпретации ГДИС - определить и охарактеризовать систему по известным входным и выходным сигналам - ОБРАТНАЯ ЗАДАЧА (рис, 1.1.2 Б).
При интерпретации ГДИС исследуются различные теоретические модели системы, которые связывают изменение давления с изменением дебита. Модель и её параметры подбираются таким образом, чтобы по известному входному сигналу (соответствующему "предыстории" работы скважины) получить отклик системы, идентичный реальным испытаниям скважины, тогда параметры модели будут соответствовать параметрам системы - ПРЯМАЯ ЗАДАЧА (рис. 1.1.2 А).
В процессе интерпретации ГДИС можно столкнуться с определенными трудностями, то есть модель может вести себя так же, как реальный пласт, но физические допущения могут быть изначально неверными. Однако реальная опасность ошибки может быть снижена более тщательным проектированием ГДИС. В большинстве случаев проектирование и интерпретация ГДИС зависят от задач, которые при этом необходимо решить.
ТИПЫ ГДИС
Гидродинамические исследования падения давления в добывающей скважине на неустановившемся режиме фильтрации (КПД) - в момент времени t = .0 скважина мгновенно пускается в эксплуатацию (после продолжительного периода простоя) с постоянным дебитом q (рис. 1.2.1).
Определение параметров пласта и скважины при данном методе исследования скважин предполагает:
постоянный дебит q = const;
к моменту времени t = 0 пласт находится в статическом состоянии, т.е. давление по всему пласту постоянно и равно pj.
Однако на практике очень трудно достичь желаемых условий вследствие ряда причин:
· сложно поддерживать постоянный дебит, даже после того, как приток более или менее стабилизировался;
· скважина не обязательно находится в статическом состоянии, особенно если она была недавно пробурена или эксплуатировалась определенный период перед проведением исследований.
С другой стороны, снятие КПД - хороший метод для определения размеров блока/пласта. Время, необходимое для того, чтобы перераспределение давления достигло границ пласта, достаточно большое, следовательно, эксплуатационные колебания дебита становятся менее существенными. К тому же нет необходимости на долгое время останавливать скважину, что очень важно с экономической точки зрения.
Гидродинамические исследования восстановления давления в добывающей скважинена неустановившемся режиме фильтрации (КВД) - скважина, работавшая определенный период времени tp с постоянным дебитом q, останавливается и измеряется восстановление давления на забое (рис, 1.2.2).
Определение параметров пласта и скважины приданном методе исследования скважин предполагает:
· постоянный дебит q=const перед закрытием скважины
· скважина должна работать достаточный период времени tp перед остановкой, чтобы распределение давление в пласте стабилизировалось.
Недостатки данного метода:
· сложно поддерживать постоянный дебит перед закрытием скважины;
· иногда требуется остановить скважину на короткий период, чтобы установить датчики в скважине;
· потеря добычи из-за простоя скважины при снятии КВД.
Основное преимущество - технически проще обеспечить постоянство дебита при снятии КВД после остановки (закрытия) добывающей скважины (q=0).
Исследования приемистости нагнетательной скважины- в момент времени
t = 0 скважина пускается в эксплуатацию с постоянным расходом флюида, нагнетаемого в пласт (рис. 1.2.3).
Исследование спада давления в нагнетательных скважинах ~ замер снижения давления после прекращения нагнетания жидкости в скважину (рис. 1.2.4).
Основное преимущество перед ГДИС в добывающих скважинах - скорость закачки жидкости легче контролировать, чем дебиты в добывающих скважинах.
Недостаток- анализ испытаний усложняется из-за:
· эффекта многофазного течения при закачке жидкости, отличной от пластового флюида;
· возможного образования трещин в призабойной зоне.
Исследования пластов по взаимодействию скважин:
· гидропрослушивание - при однократном возмущении;
· импульсный тест - при многократном циклическом возмущении.
Исследование взаимодействия скважин проводят с целью определения фильтрационных свойств продуктивных пластов. Для этого оборудуют несколько скважин одного блока/пласта глубинными манометрами с высокой чувствительностью. Перед проведением исследования все скважины данного блока продолжительное время должны эксплуатироваться с неизменным режимом. На одной из скважин (возбуждающей) производят смену режима эксплуатации (например, остановку скважины) (рис. 1.2.5).
Данный тип ГДИС позволяют определить:
· наличие гидродинамической связи между скважинами (участками пласта);
· фильтрационные характеристики продуктивного пласта в окрестности возмущающей и реагирующих скважин;
· анизотропию пласта.
Наблюдательные скважины находятся в отдалении от возбуждающей скважины. Процесс перераспределения давления займет значительный период времени, прежде чем достигнет наблюдательной скважины.
Пластоиспытания- исследования, при которых используется устройство (пакер, клапан и манометр), опускаемое на забой скважины с помощью колонны буровых труб или НКТ. При помощи клапана, расположенного у основания колонны труб, вызывается приток флюида из пласта в скважину и замеряется давление (рис. 1.2.6).
Обычно этот вид исследований проводят на только что пробуренных поисковых или оценочных скважинах (обсаженных или необсаженных) с целью:
· определения природы пластового флюида;
· измерения продуктивности скважины;
· измерения пластового давления и температуры;
· получения образцов пластового флюида для РУТ анализа;
· получения информации о характеристиках коллектора;
· оценки эффективности завершения скважины (скин-фактор).
Период испытания очень короткий, т.к. скважина открывается и закрывается на забое
· снижается эффект ВСС. Дебит измеряется на поверхности - пластовый флюид проходит через сепаратор и определяются объемы добытых нефти, воды и газа.
В случае, если дебит замеряется на поверхности, интерпретация результатов испытаний пласта требует специальной методики, т.к. по мере повышения уровня жидкости в колонне труб изменяется дебит. Качество выполнения бурильных работ и операций по завершению скважины также могут влиять на результаты анализа.
Гидродинамические исследования скважины можно провести с помощью прибора, спускаемого в скважину на канате. Устройство (RFT - Repeat Formation Tester или MDT - Modular Dynamic Tester) спускается на нужную глубину и с помощью электрогидравлической системы прижимается пробоотборником к открытому стволу скважины. Если исследования проводятся в обсаженной скважине, то для установления сообщения между пластом и скважиной используются перфорационные заряды. Происходит отбор небольшого количества пластовой жидкости и замеряется давление (рис. 1.2.7).
RFT и MDT устройства применяются:
· для получения вертикального профиля давления;
· для отбора образцов пластового флюида;
· для оценки проницаемости.
В некоторых необсаженных скважинах бывает рискованно проводить данный тип исследований, существует опасность застревания и потери устройства.
Интерпретация результатов усложняется из-за наличия:
· радиально-сферического фильтрационного потока;
· короткого периода притока
ЗАКОН ДАРСИ
Эмпирический закон Дарси - первая попытка применить классические принципы гидродинамики к решению задачи течения жидкости в пористой среде:
где у = р - ρgD - потенциал; D - истинная вертикальная глубина; ρ - плотность жидкости. Потенциал у позволяет учесть гравитационные эффекты. При отсутствии гравитационных эффектов (линейный горизонтальный поток) уравнение
упрощается (рис. 1.3.1
Закон Дарси используется для определения проницаемости k, которая остается постоянной при условии:
· линейно-ламинарного и однофазного (насыщенность - 100%) течения;
· отсутствия химического взаимодействия между породой и пластовым флюидом;
· несжимаемаемости жидкости.
Упражнение 1
Через два однородных образца пористой среды (рис. 1.3.2), содержащих глинистые частицы, с целью определения проницаемости k пропускали:
а) пресную воду при t = 20°С (вязкость = 1 спз) при перепаде давления р = 0.68 атм.с расходом Q = 2.88 х 10 -3 м3/сут,
б) соленую воду с вязкостью = 1.1 спз при той же разности давления, что и в случае (а) и с расходом Q = 10.468 х 10 -3 м3/сут.
Размеры образцов: длина L = 0.05 м, площадь поперечного сечения А = 5 х 10-4 м2. Найти отношение проницаемостей для случаев (а) и (б).
Рассмотрим практическое использование закона Дарси на примере упрощенной модели нефтяного коллектора.
Допустим, коллектор представляет собой круговой однородный пласт, толщиной h и проницаемостью k, ограниченный сверху и снизу горизонтальными непроницаемыми барьерами. Давление на границе пласта (на расстоянии ге от скважины) ре, давление на забое pw. Поровый объем заполнен нефтью (вязкость μ), за исключением того объема, который занимает связанная вода (в пластовых условиях - неподвижна) . Давление в пласте выше давления насыщения (нет свободной газовой фазы). Если скважина проперфорирована на весь продуктивный интервал h и пущена в эксплуатацию с постоянным дебитом q (в пластовых условиях), то в результате в пласте возникнет горизонтальный радиальный приток, направленный к скважине (рис. 1,3.3).
В результате получаем очень важное соотношение дебита q, депрессии pe-pw и свойств пласта;
(1.3.2)
Данное выражение известно как простейшая модель притока к скважине. Следует еще раз отметить, что дебит q и вязкость μ соответствуют пластовым условиям.
Упражнение 2
Определить давление на расстоянии 10 и 100 м от скважины при плоско-радиальном установившемся движении несжимаемой жидкости по линейному закону фильтрации, считая, что проницаемость пласта k = 0.5 дарси, мощность пласта h = 10 м, давление на забое скважины pw = 80 атм, радиус скважины rw = 12.4 см, коэффициент вязкости нефти μ0 = 4 спз, объемный дебит скважины в пластовых условиях q= 229.885 мЗ/сут.
СЖИМАЕМОСТЬ
Сжимаемость с - относительное изменение объема флюида на единицу изменения давления (1.4.1). Единица измерения сжимаемости - величина обратная давлению (1/атм).
Изотермическая сжимаемость нефти выше давления насыщения. са всегда величина положительная, т.к. объем недонасыщенной жидкости уменьшается при увеличении давления. с0 ределяется в лаборатории по экспериментальным данным или с помощью корреляции Трубэ. Для жидкости приблизительно можно считать постоянной, т.е. она не зависит от давления.
Общая сжимаемость системы с/(1.4.3), кроме изменения объема нефти, учитывает расширение пластовой воды и свободного газа, а также уменьшение объема пор (за счет сжатия породы).
Типичные величины сжимаемости для трех фазовых компонент, при среднем давлении p=136 атм.:
с0 = 2.2х10-4 1/атм;
cw=4.4xl0-5 1/атм;
cg=7.3xl0-3 l/aтм~l/p.
Сжимаемость газа на порядок выше, чем сжимаемость жидкости или породы. В газовых залежах принято считать, что –
ct = cg.
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 19165;