Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Оптимизация контроля вскрытия нефтегазонасыщенныхколлекторов нижне-меловыхи юрских отложений ЗападнойСибири комплексом геофизических и гидродинамических методов.

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация контроля вскрытия нефтегазонасыщенныхколлекторов нижне-меловыхи юрских отложений ЗападнойСибири комплексом геофизических и гидродинамических методов."

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации Государственная академия нефти и газа им. И.М. Губкина

Нз правах рукописи УДК 550.832:622.245.14

Берющев Сергей Евгеньевич

Оптимизация контроля вскрытия нефтегазонасыщенных коллекторов нижне-меловых и юрских отложений Западной Сибири комплексом геофизических и гидродинамических методов.

Специальность 04.00.12. - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук "

Москва -1998

Работа выполнена а Государственной академии нефти и газа им. И.М.Губкина на кафедре геофизических информационных систем

Научный руководитель:

доктор геолого-минерапогических наук, профессор Б.Ю. Вендельштейн

Официальные оппоненты:

доктор технических наук H.H. Михайлов кандидат геолого-минералогических наук О.В. Крылова

Ведущая организация:

Центральная геофизическая экспедиция Минтопэнерго Р.Ф.

Защита состоится февраля 1998 года в 15.00 часов в ауд. 523 на

заседании диссертационного совета Д.053.27.08 при Государственной академии нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 117917, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д.65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии Автореферат разослан декабря 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного созета к.г.-м.н., доцент

Л.П. Петров

Общая характеристика работы

Данная работа посвящена проблемам повышения качества геофизического сопровождения процесса ввода коллекторов нефти и газа в эксплуатацию. •

Актуальность проблемы.

Известно, что имеет место изменение положения флюидальных контактов . (газ, нефть, вода, фильтрат бурового растаора) нарушенного бурением и частично восстановленного к моменту вторичного вскрытая пласта-коллектора. Перед перфорацией необходим контроль текущего положения зон флюида (распределения контгктоз по горизинтали и вертикали).

При перфорации скважины возможны осложнения (разрушение цементного кольца, неполное очищение перфорационного канала), которые связаны с неоптимапьным выбором депрессии и неучета качества цементажа. А при воздействиях на призабойную зону пласта, с применением значительных депрессий-репрессий учет прочности частичного распределения заколонного цемента крайне необходим.

Для терригенных коллекторов с начала их эксплуатации продолжительность выноса фильтрата бурового раствора из призабойной зоны составляет 5-6 лет. При этом продуктивность скважин возрастает в 2-3 раза. А ухудшение проницаемости прискважинной области в 5 раз приводит к двухкратному снижению продуктивности скважин (М.М. Иванова, 1338г). Действительно, за счет первоначальной закупорки фильтра в течение первых 1-2 лет в окрестности скважины образуется неравномерный отбор и происходит з значительной степени необратимый процесс ухудшения фильтрационных свойств околоскважиннсго пространства в

первоначально закупоренных секторах. При сдаче в эксплуатацию таких объектов уменьшается коэффициент охвата залежи заводнением, удлиняются сроки разработки, увеличиваются потери текущего нефтеиз влечения. Поэтому весьма. актуально именно на стадии освоения и заканчивгния скважин должна обеспечивать ввод объектов в разработку, максимально снижать эффект технологического-загрязнения пластов, допущенного при бурении.----

Актуально как исследование перечисленных выше проблем, так и решение их в рамках единой производственной технологии.

Приведенные проблемы побудили нас к проведению соответствующих

/

исследований и попытке решения поставленных задач.

Цель работы

На примере нефтегазоносного терригенного разреза Западной Сибири эффективное улучшение свойств коллекторов за счет разработки единой технологии объединяющей этапы изучения, вторичного вскрытия, освоения и ввода пласта-коллектора в эксплуатацию.

Основные задачи исследований

1. Получение конкретных приемов интерпретации спектрометрического углерод-кислородного метода в условиях отложений Среднего Приобья.

2. Оценка качества цементирования эксплуатационной колонны и состояния призабойной зоны пласта методами ГИС, с целью планирования режимов вскрытия коллектора перфорацией.

3. Разработка ; принципов эффективного управлязмого воздействия на породу-коллектор в процессе вскрытия и

освоения пласта с контролем состояния зоны проникновения в режиме реального времени.

4. Модификация и усовершенствование методики объединения и совместного, анализа данных ГИС-ГДИ.

Методы

1. Анализ и обобщение отечественных и зарубежных методик и технологий изучения и вскрытия коллекторов нефти и газа.

2. Выявление основных факторов, влияющих на эффективность освоения пласта-коппектора.

3. Практические расчеты гидродинамических процессов при освоении скважин.

4. Натурные эксперименты и анализ полученных данных.

5. Анализ полученных результатов и уточнение технологии схважинных исследований и интерпретации данных.

Научная новизна

В результате проведенных исследований автором:

^Применительно к терригенныы разрезам Западной Сибири усовершенствована комплексная технология вскрытия коллекторов углеводородов с одновременным увеличением фактического дебита до размзроз близких к потенциальному.

2. Впервые решена задача оценки продуктивных характеристик пласта непосредственно в процессе перфорации, уменьшения техногенного нарушения пласта-коллектора, допущенного при его вскрытии бурением;

3. Усовершенствована методика ревизии данных ГИС и гидродинамических исследований (ГДИ) на этапе их объединения в массив для анализа и построения модели с целью увеличения точности определения фильтрационных параметров горных пород и их оценки в скважинах, в которых . ГДИ не проводились;

4. Установлено влияние периодичности снятия градуировочных характеристик на достоверность проводимых испытаний;

5. Разработаны критерии выбора депрессии при перфорации в частично цементированной обсадной колонне;

6. Показана возможность исследования процессов, происходящих в зоне проникновения, спектрометрической аппаратурой импульсного нейтронного гамма-метода для элементного анализа горных пород, созданы конкретные модели интерпретации;

7. Как важный положительный эффект, не учтенный ранее -при проведении экспериментов, выявлены и проанализарованы процессы, происходящие в скважинной жидкости в процессе проведения ГИС открытом стволе и обсаженной скважине. Показано существенное изменение давления в стволе, оказывающее непосредственное воздействие на формирование/расформирование зоны проникновения фильтрата бурового раствора;

Практическая ценность: На основании теоретических и экспериментальных исследований предложен комлекс методов для изучения изменения свойств коллектора на этапе его вторичного вскрытия. Реализована

в

комплексная технология контроля вскрытая нефтегазонасыщенных коллекторов, объединяющая хорошо известные и недавно созданные методы ГИС: ИНГМС (импульсный нейтронный гамма каротаж спектрометрический), АКЦ (акустическая цементометрия), МОЗД (многократные откачки с замерами давления). Использование параметров технологической цепочки, служащей для: определения характера насыщения коллектора и проектного интервала перфорации (степени загрязнения при сопоставлении с данными ГИС в отхрытом стволе), установления технологических условий вскрытия, управления процессом уменьшения загрязнения коллектора, позволяет существенно повысить качество работ.

Результаты исследований и проведенных промышленных экспериментов показали, что применение методики позволяет увеличить эффективность проведения работ по вскрытию коллекторов и введению скважин в эксплуатацию.

Реализация работы

Основные положения работы внедрены в производственный процесс нефтегазодобывающих предприятий. Методика создания интерпретационных моделей ГИС-ГДИ, в усовершенствовании которой автор принимал непосредственное участие, применена отделом Комплексной обработки данных ГИС и ГДИ Центральной геофизической экспедиции, на Барсуковском и Комсомольском месторождениях Западной Сибири. Методика освоения скважин успешно опробована, внедрена и применяется в геофизической сервисной_ компании «ПетроАльянс». Технология применена на месторождениях Среднего Приобья при работе в геологоразведочных и добывающих подразделениях ОАО НК "ЛУКойл - Западная Сибирь".

Апробация и публикация работы. Л

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях в городах: Москва (1995,1995,1997), Томск (1995), Тюмень (1995), Уфа (1995, медаль Госкомвуза РФ), Санкт-Петербург (1997).

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

■ Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 116 страниц текста, 7 таблиц, 29 рисунков. Библиография содержит 110 наименований.

В диссертации представлены результаты исследований, выполненных лично автором, а также при его непосредственном участии в период с 1995 по 1998 год в процессе обучения в очной аспирантуре на кафедре геофизических информационных систем ГАНГ им. И.М.Губкина.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю дх.-м.н., проф. Б.Ю. Вендельштейну, оказавшему большое влияние на уровень проведенных исследований, за помощь и ценные консультации.

Большое влияние на ведение работ оказали: В.МДобрынин, Д.А.Кожевников, Г.М.Золоева, Т.ФДьяконова, В.Н.Черноглазов, С .А. Ловля, В.Н.Боганих, В.И.Ищенко, РАШакиров, В.П.Стенин, А.А.Чередниченко, А.В.Городков, и др. Автор очень признателен им за консультации и критические замечания, способствующие повышению качества диссертационной работы. Автор признателен А.И.Медведеву за плодотворное сотрудничество при написании

третьего пункта, второй главы. Автор • выражает благодарность геофизической. сервисной компании "ПетроАльянс" за предоставленную возможность проведения натурных экспериментов.

Содержание работы

В первой главе сделан обзор развития представлений о процессах изменения насыщения и нарушений порового. пространства на этапе вскрытия коллектора и ввода скважин в эксплуатацию, и анализ работ по сходной тематике, даны выводы о состоянии научных разработок в данной области исследований.

Влияние загрязнения призабойной зоны пласта (ПЗП) на производительность скважин изучается давно. Современные разработки и анализ этого вопроса представлены в работах: Б.Ю. Вендельштейна, H.H. Михайлова, М.М. Ивановой, В.Ф. Калинина, P.C. Яремийчука, В .А. Амияна, Г.Б. Выжигина и многих других исследователей.

Несмотря на обилие существующих методик изучения, анализ эффективности методоз показал:

- множество предложенных решений проблемы требуют значительных затрат временных и людских ресурсов;

- практически все предназначены для воздействия на коллектор уже после перфорации. . -*

Известно, что гидродинамические исследования пластов охватывают сотни кубических метров и дают интегральную характеристику фильтрационных свойств. Недостаточно изученным остается вопрос о возможности исследования зоны проникновения.

о

Изучению вопроса взаимодействия депрессии и соответствующих деформаций коллектора посвящено множество работ академических институтов и производственных организаций. Решено много проблем освоения и разработки нефтегазовых скважин. Опробование уравнения В.Ф.Калинина, описывающего влияние создаваемой депрессии на производительность коллектора, показало его. невысокую эффективность в условиях вскрытия и 'раскачивания* призабойной зоны пласта методом МОЗД. Современные методы проведения и обработки данных АК в применении к оценке качества цементирования эксплуатационной колонны и оценке свойств призабойной зоны представленны в работах В.М.Добрынина, В.Н.Черноглззова, Гутурова Ю.А., Ищенко В.И., Крылова Д.А., Волошко Г.Н., и других ученых В главе описаны и проанализированы существующие методы определения качества цементирования обсаженных скважин. Критически рассмотрены применяющиеся на сегодня методы оценки физических свойств призабойной части пласта.

Имеются практические положительные результаты по оценке коэффициента нефтенасыщенности продуктивных коллекторов через колонну и цементное кольцо по кинематическим параметрам продольных и поперечных волн (Добрынин В.М. и др.).

В заключительной части главы сформулированы основные задачи исследований. .

Во второй главе изложены разработки автора по усовершенствованию технологии объединения данных ГИС и ГДИ для их комплексного рассмотрения и построения интерпретационной модели ГИС-ГДИ. А также рассмотрены возможности применения

»

многопараметрового спектрометрического углерод-кислородного метода на разных этапах эксплуатации залежи.

Аналога прибору многопараметрового спектрометрического углерод-кислородного каротажа (MStO СЮ, Вестерн Атлас) в российской геофизике нет, однако в НПЦ "Тверьгеофизика" был недавно разработан и воплощен в экспериментальном экземпляре прибор "АИМС". До настоящего времени нет опыта применения подобной аппаратуры в условиях Западной Сибири.

Многопараметровый спектрометрический метод углерод-кислород использует известные взаимодействия между нейтронами высоких энергий и ядрами вещества, из которых состоит пласт, для определения пористости, типа жидкости, насыщения и литологических характеристик пласта. Полевой геофизический комплекс производит запись по 25в-ти каналам трех видов информации: спектр неупругого гамма-излучения; спектр гамма-излучения захвата; спектр времени поступления импульсов (ВПИ).

Обработка зарегистрированных данных велась в несколько этапов: литологическое расчленение разреза; настройка методики на исследуемый разрез; оценка типа флюида в пласте (зоне проникновения); качественная интерпретация разреза; расчет коэффициента водонасыщенности. Основным методическим приемом разделения коллекторов по типу флюида явилось сопоставление данных С/О и Si/Ca. Первоначально производилось литологическое расчленение разреза, на песчаники, глины и плотные породы. Затем строился график сопоставления по всем пластам. - Опорной информацией служила линейная зависимость полученная для кварцевого водонасыщенного песчаника и проходящая через точку с координатами (С/0=1.55 и Si/Ca=1). Уравнение этой линии:

1 о

С/О =-0.8*5(/Са+2.35

Пласты расположенные выше опорной линии интерпретируются как нефтенасыщенные. Для района проведения работ типичным коллектором являются полимикговые песчаники, поэтому была проведена настройка методики для конкретных условий исследований.

Рассмотрены случаи, когда в интервале перфорации и ниже, по данным ГК отмечается радиоаномалия, обусловленная" прохождением фронта нагнетательных вод и отложением радиоактивных солей. Это ставит две проблемы: с одной стороны, высокие значения ГК затрудняют выделение песчаников для интерпретации, с другой стороны, несут информацию о динамике прорыва пластовых вод в интервале неоднородного пласта. С первой проблемой нам помогает справится кривая БУСа, главное корректно выбрать "отсечку". Вторая проблема решается анализом при сопоставлении параметров БЮа и НСШсГК.

В главе показана чувствительность основных параметров к эффекту насыщения в пластах без зоны проникновения - имеется четкое различие по насыщению между нижней водонасыщенной частью и верхней нефтенасыщенной по всем параметрам (С/О, БУСа, НСНЦМБЮ).

Выделялись также пласты не затронутые обводнением - группа точек, которая показывает, что увеличение радиоаномалии связано с улучшением коллееторских свойств (увеличением БУСа), а тесная связь с НСН1 говорит о насыщении таких пропластков пресным флюидом. Возможно выделение отложений радиоактивных солей на цементном камне, причем если точки находятся ниже интервала перфорации, это подтверждает наличие заколонной циркуляции.

Таким образом, здесь показана возможность применения многопараметрового спектрометрического прибора непрерывного каротажа угперод-кислород для целей изучения ЗП. Анализ данных показал высокую информативность С/О каротажа для решения разнообразного круга промысловых задач в исследуемых отложениях.

В главе также дано описание усовершенствованной технологии построения совместной' модели ГИС-ГДИ. Для построения оптимальной методики определения фильтрационных характеристик коллекторов необходим аппарат, автоматизирующий процесс генерации и анализа альтернативных вариантов интерпретационных моделей. Такой аппарат,, основаный на построении и использовании тестовых массивов типа "ГИС-ГДИ", реализован в системе РБ, созданой под руководством В. Н. Ботаника в Отделе комплексной обработки ГДИ и ГИС Центральной геофизической экспедиции.

1. Определение проницаемости и прогноз удельного дебита при комплексном изучении коллекторов требует решения следующих задач.

С целью исследования. фильтрационных свойств пород и возможности оценки коэффициента проницаемости (К^) по данным ГИС был создан тестовый массив ГИС-ГДИ, который объединил результаты обработки ГДИ нагнетательных скважин и стандартизированные данные ГИС в соответствующих интервалах глубин. Для оценки возможности дифференциации коллекторских свойств по данным ГИС был проведен анализ корреляционных связей ГИС-ГДИ.

По наиболее значимым и физически обоснованным связям построены зависимости Кпр (по данным испытаний) и доверительного интервала от геофизических "параметров. В качестве оператора

ха

перехода от данных ГИС к данным ГДИ, в используемой системе применяются р-палетки, построенные методом кусочно-линейной аппроксимации. Такое представление связи параметров • и доверительного интервала, как показала практика, эффективнее аналитических моделей, р-палетки можно легко редактировать в интерактивном графическом режиме, внося, таким образом, в интерпретационную модель, наряду с эмпирическими связями ГИС-ГДИ, некоторые теоретические соображения эксперта. Так при построении палеток была проведена экстраполяция линии связи в точку Кпр = 1 мД, апс = 0.4, ГК = 6.5 мкР/ч, соответствующую граничным значениям, принятым экспертом для разделения пород на коллектор/неколлектор.

Для тестирования методики на экзаменационной выборке массива проводился прогноз проницаемости по данным ГИС. Расчет коэффициента проницаемости выполнялся как индивидуально по каждой палетке, так и по совокупности нескольких оценок Кпр, полученных по разным методам ГИС. В последнем случае итоговое значение проницаемости рассчитывалось по формуле: Кпр-£Кпр! хр1/£р1,

где р! =1/а2 - вклад каждой оценки, сг - доверительный интервал. Определение параметров по совокупности нескольких (3-папаток, с учетом локальной надежности каждой связи по доверительному интерзалу, реализованное в системе, позволяет повысить достоверность машинной интерпретации.

Из анализа результатов тестирования можно сделать следующие выводы.

1) Известно, что метод ПС и является основным при выделении эффективных толщин коллекторов, здесь этот метод оказался неэффективным. То же относится и к методам РК.

2) Параметр (1апсМЬ - модуль производной апс по глубине, характеризующий степень неоднородности пласта, достаточно перспективен для оценки интегральных фильтрационных характеристик залежей.

Б целом, использование связей ГИС-ГДИ позволяет уменьшить погрешность оценки проницаемости в 1.7 раза (с 36 % до 21 %). Наиболее оптимальной является оценка проницаемости, полученная по совокупности двух палеток: индукционного метода для нефтенасыщенных и с]апс'с1Ь для всех коллекторов.

Если для настройки методики определения абсолютной проницаемости горных пород по данным ГИС удобно использовать результаты интерпретации кривых падения давления в нагнетательных скважинах, то прогноз дебитов скважин для принятого на промыслах режима отбора флюидов требует привлечения в качестве опорной информации данных эксплуатации. Поэтому, настройка алгоритма для расчета прогнозной оценки дебита по данным ГИС произведена на материалах второго тестового массива, включающего данные пробной эксплуатации по добывающим скважинам.

Статистическая обработка фактических по данным гидродинамических исследований и прогнозных по ТИС значений дебитов в интервалах перфорации, проведенная на тестовом массиве показала, что прогнозное среднее значение дебита по ГИС равно 32 м3/сут, а фактическое среднее по результатам испытаний составляет 30 м3/сут. Это свидетельствует об отсутствии систематических ошибок

в протозе дебита по ГИС и фиксирует существующий на промыслах режим эксплуатации пластов. Автоматизированная технология построения интерпретационной модели "ГИС-ГДИ" может быть использована при создании оптимальной методики интерпретации ГИС и по другим геологическим объектам.

В третьей главе изучены качество цементирования обсадных колонн скважин, применена и унифицирована методика позволяющая оценивать площади поперечного сечения зазоров при оценке качества цементирования нефтяных скважин по энергиям акустических волновых сигналов, (в главе использованы разработки и консультации д.т.н. Е.И.Ищенко). Результата экспериментов (проведение АКЦ до и после опрессовки колонны) и их анализа согласуются с приводимыми в литературе выводами об изменении площади петлй гистерезиса на зависимости длины образца от прилагаемого давления.

Потери энергии при распространении упругих волн в обсаженной скважине могут быть обусловлены разными причинами: обменом энергии и переотражениями упругих волн на границах волноводов, поглощающими свойствами волноводных сред и др.

Используемый метод заключается в том, что наиболее значимым фактором, определяющим потери энергии регистрируемых сигналов в обсаженной скважине, является преобразование энергии основных типов упругих волн в упругие флюидные волны в зазорах.

В данной главе проведено исследование влияния на коллектор технологических процессов, происходящих в скважине при хождении бурового инструмента и слуско-подъемных операциях геофизических приборов. Во время подобных операций на забое скважины происходит повышение давления, на околоскважинную зону

1В

воздействуют гидроудары столба бурового раствора, в пласте возникает "ослабленная зона" (0=1.2-2с1с) (Вендельштейн Б.Ю. и др. 1934). Изменяется и глубина поникновения фильтрата бурового раствора в пласт. Наши исследования показали, что во время движения приборов давление против перфорированного пласта может снижаться на 0.5,1.0 МПА и более в зависимости от плотности ГЖС, депрессии, режима работы пласта, диаметра-обсадной колонны, диаметра геофизического прибора и скорости его движения, других условий.

В четвертой, главе изложены результаты изучения влияния качества и достоверности данных на результаты исследований скважин в процессе изучения нефтегазонасыщенных объектов.

Проведено исследование возможности интерпретации данных сквгжинных манометров в отсутствие полного набора градуирозочных зависимостей.

В геофизических трестах и в наше время применяют геликсные манометры типа МГИ. Там же имеются большие обьемы данных, зарегистрированных этими манометрами, Стоимость такой информации велика и необходимо использовать ее по возможности . полно. Однако в том случае, если прибор не имеет градуирозочную запись "достаточно свежую", считается, что данные „использовать нельзя. Подобные ситуации возникают и в производственном режиме.

Нами проведена инвентаризация градуировочных зависимостей манометров. Результаты показали минимальную погрешность при использовании зависимости, не являющейся последней для данного манометра. В анализе использовались градуировки прибора с разницей от 5 мес. до 2 лет. Погрешность составила 2.5 %, тогда как

определение добывных параметров проводится с гораздо большей погрешностью. Использование обобщенной зависимости для серии приборов приводит к относительной погрешности в 25 % процентов. Таким образом, использование не самой последней градуировки для конкретного манометра не приводит к погрешностям, влияющим на определение искомого параметра.

Выявленная зависимость позволяет использовать данные дорогостоящих исследований и, следовательно, значительно повышает объем достоверной информации характеризующей коллектор.

Пятая глава посвящена изучению фильтрационных параметров определяемых на этапе осгоения скважин, многоцикловыми гидродинамическими исследованиями в процессе перфорации. Описан комплекс ГИС-ГДИ, включающий геофизические исследования на стадии заканчивания скважин.

Из литературных источников известно, что когда поток в перфорационных отверстиях становится, турбулентным, диаметр сильно сказывается на депрессии и его влияние на общую продуктивность становится важнее длины канала (Григорян Н.Г. и др. 1392 г. ). Кроме того, в практике вкрытия коллекторов в 3. Сибири зачастую перфорируется часть пласта, имеющая наилучшие коллекторские свойства. 8 таких случаях выбор депрессии играет решающую роль в обеспечении качества вскрытия пласта. А поскольку такая ситуация практически повсеместна при работе с перфораторами, спускаемыми на НКГ, в качестве ограничивающего фактора учитывалось только качество заколонного цемента. На основании эмпирических и расчетных данных, установлено, что 1 метр

гидроизолирующей перемычки выдерживает депрессию порядка 30 атм. Таким образом, величина максимально допустимой депрессии на пласт, ограниченная пределом прочности гидрокзолкрующего цементного кольца, может быть определена из выражения: ДРдспуст.* т^Яг.юол.,

где п - коэффициент расчитываемый для данного типа цемента и технологии крепления обсадной колонны. В нашем случае п=30. Так для проектного снижения уровня при перфорации на НКТ порядка 1000 м толщина гидроизолирующих перемычек по АКЦ должна быть не менее 3.5 м, при гидростатическом балансе давления.

В ходе натурных эксперимента на этапе заканчивай™ схзажин использовался прибор, з состав которого входят. два датчика давления. .

Исследование многократного приложения забойного давления посредством откачек флюида с одновременной регистрацией забойного давления показало:

- в слабо сцементированных породах происходит закупорка, связанная с привносом честиц из удаленной части пласта и формированием ЗП; ...

- продолжительное прикладывание депрессии приводит к снижению ФЕС пласта (см. табл );

Таким образом, испытания, перфорированного интерзала многоцикловыми понижениями забойного -. давления (откачками), заменяет многоцикловые гидродинамические- испытания, позволяя оперативно выбирать дальнейшие.. действия по заканчиванию скважины (воздействию на пласт). Тагле испытания позволили получать новую информацию о пласте, осуществляя мониторинг сеойств коллектора в процессе его освоения.

В процессе исследований решались следующие вопросы:

1. Учет влияния создания депрессии на образование/увеличение трещин в захолонном цементе. Расчет максимальной допустимой депрессии.

2. Определение величины депрессии, необходимой для поэтапной очистки пласта. Формализация параметров, слагающих скин-эффект, величина которых зависит от примененной депрессии.

3. Оценка достоверности и качества результатов многоцикловых исследований (многократных откачек (МО)), расчет необходимого для статистической достоверности количества замеров.

4. Испытания в системе лласт-скважина-линил, рассмотрение возможности получения данных о будущем потенциальном режиме работы скважины.

5. Определение режима работы для недопущения или снижения эффекта возникновения режима растворенного газа, когда пластовое давление становится ниже давления насыщения.

6. Создание альтернативы использованию комплекта испытательных инструментов (КИИ), или ИПТ применяемого для оценок ксллектор/неколлектор посредством применения откачивающего прибора с замерами давления и отбором проб флюида на поверхности.

Комплексные ГИС-ГДИ исследования подразумевают объединение в единый технологический цикл следующих работ.

-Определение нефтенасыщенности и ВНК и литологии (спектрометрический углерод/кислородный метод).

-Оценка качества гидроизоляции объекта испытания на основе материалов акустического шесгисегментного цементомера с определением допустимой депрессии на пласт;

-Определение режима проведения перфорации;

-Вызов притока и проведение МО - с оперативной оценкой приточности объекта, и расчетом величины скин-эффекта и отношения Кпрод.пот/Кпрод.фа!сг.

Разработанное при участии автора, программно-методическое сопровождение геофизического контроля позволяет постоянно — котролировать-динамику- приточности объекта, сбъем отобранной жидкости и ее состав, систематизировать информацию для дальнейшего анализа, и управлять процессом МОЗД. Как правило, исследование (воздействие) прекращается при выводе скважины на фонтанный режим, однако в случаях неустойчивого фонтанирования проводятся работы по технологии МОЗД, в системе пласт-сквзжина-линия. Такие исследования позволяют моделировать поведение коллектора после ввода объекта в эксплуатацию.

Снятие техногенного загрязнения/нарушения коллектора допущенного при его вскрытии бурением, по литературным источникам (Сухоносов Г.Д. 1392 г. и др.) формулируется как:

Кн/Рделрвссия ~~ Рдвпр«с*и/рр«прессия(#с!(рытия)^ 3

Однако, эти критерии выбраны при опробованиях пластов испытатаелями пластов на трубах (ИПТ), имеющих целью определение показателя коллектор/неколлектор и его насыщение. В таком случае не берется во внимание качество определения параметров пласта, любой ценой отбирается проба пластового флюида. В нашем же методе, проводимые по спланированному графиху скважинные исследования, позволяют впервые за историю данной скважины определять характеристики призабойной зоны.

Ранее считалось, что если перфорационный канал не выходит за пределы зоны сниженной проницаемости вокруг ствола скважины, то

учет двух скин-эффектов, снижает значение коэффициента гидродинамического совершенства (относ, продуктивности) в сумме на 50 %. Наши исследования показали, что при вскрытии коллектора без достижения каналом ненарушенной, зоны Пласта, технология МОЗД позволяет выводить осваиваемый объект на дебиты, приближающиеся к потенциальным.

Относительно скелета и пор породы, предложенный нами метод и способ акустического воздействия, используют эффект усталостной потери прочности тел при циклических нагрузках. Но, по сравнению с акустическим воздействием, в нашей методике интенсификация фильтрационных процессов (циклические воздействия) совмещается с искусственным выносом из пласта: взвешенных частиц и флюида техногенного происхождения.

Для достижения максимального очищения перфорационных каналов применяется перфорация в условиях РплъРзаб. Многочисленные подтверждения эффективности перфорации на депрессии приведены в работе Григоряна Н.Г. и др. Здесь показано, что депрессия 3.5 МПа достаточна для импульсного очищения перфорационных каналов, это продемонстрировано на зависимости ЛЯтт=/(йлр). В процессе лабораторных исследований керны подвергали периодически увеличивающейся депрессии. Представленные результаты показали - область повышения притока ограничивается величиной депрессии 3.5 МПа и далее, очень незначительное по амплитуде увеличение притока продолжается до

7.5 МПа. Улучшение параметра О- происходит б интервале от 0 до

6«

3.5, и от 3.5 до 7 МПа.

В момент перфорации для очистки ЗП используется пластовая энергия, определяемая величиной депрессии, при которой проводилась перфорация. В этот момент перфорационные каналы < практически полностью очищаются от уплотнённой породы. В случаях вскрытия перфорацией пласта со средними коллекгорскими свойствами необходимо использовать максимально возможную энергию и, в случае необходимости, проводить дополнительные работы по гидроизоляции пласта.

Дальнейшее очищение пласта - улучшение фильтрационных свойств призабойной зоны коллектора, увеличение работающей толщины, и т.д., проводится за счет энергии многократных откачек

Штанговыми глубиннонасосными установками оборудовано более 2/3 эксплуатационного фонда скважин в СНГ. Научно-обоснованный подбор глубиннонасосного оборудования позволяет достичь оптимальных технико-экономических показателей. Расчет сил гидродинамического трения по результатам проведенных ГИС, позволяет уточнить расчеты по выбору схаажинных насосов, что приводит к улучшению показателей эксплуатации скважин насосами.

Данные, получаемые в результате проводимого вскрытия и испытания коллектора: дебиты, пластовое давление, коэффициент продуктивности скважины, характер продукции скважины! содержание парафинов, асфальтенов и прочих примесей, облегчают задачи расчетов способа эксплуатации залежи.

Выбор компоновки скважинного насосного оборудования по результатам МОЗД осуществляется на основе установленных критериев оптимальности с учетом особенностей данной скважины. Основные рассчитываемые при этом параметры: глубина спуска насоса и режим откачки (длина хода и число качаний). Для каждого

варианта компоновки и режима работы оборудования могут расчитываться такие показатели, как: давление на приеме и выходе насоса; коэффициент сепарации газа на приеме насоса и потери давления; коэффициенты наполнения насоса и подачи установки; экстремальные величины нагрузки; КПД всей установки и др. Важная составляющая исследуемого процесса - это коэффициент наполнения глубинного насоса. Газ, поступающий в цилиндр Глубинного насоса, снижает производительность установки для жидкости. Нами, посредством применения макета геофизического прибора, определены режимы хода прибора в сквакине для определения коэффициента наполнения на приеме насоса.

Учет реологических характеристик неньютоновских систем позволяет повысить точность расчетов различных типов течений таких жидкостей. Учитывая вязкоупругие свойства смесей определяются скорости движения прибора (потенциалного насоса) и жидкости, регистрируются эффекты различного изменения давления. При возвратно-поступательном движении прибора и кабеля с постоянной скоростью за цикл (спуско-подьэм прибора), средний перепад давления, необходимый для поддержания заданного расхода, будет ниже по сравнению с движением в неподвижном кольцевом зазоре. Это объясняется нелинейным характером зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига. Для неньхнснозской жидкости это явление отмечаться не будет. Параметры регистрируемые в процессе исследований МО, в дальнейшем используются и при рачатах процессов добычи. Среди них такие важные для МО факторы, как: 1 .Нагрузка от веса кабеля и прибора.

2.Нагрузха обусловленная разницей давлений над и под прибором (а дальнейшем над и под поршнем штангового насоса).

3Дополнительные нагрузки. вызванные муфтовыми соединениями НКТ.

4.Упруше деформации кабеля, прибора, и НКТ (специальный режим исследования).

5.Снижение (повышение) перепада дазления при движении прибора вверх (вниз).

б.Зависимость максимальных и минимальных значений изменения дазления при движении прибора от числа спуско-подьемных операций (или при движении штанг от числа качаний)

Для ГЖС наблюдается значительное уменьшение изменений давления, вызванных движением приборам, с ростом газосодержания. Снижение общего перепада давления в неподвижном кольцевом канале для ГЖС и уменьшение амплитудных изменений давления при движении кабеля и прибров приводят к уменьшению нагрузок на кабельную геофизическую систему (на, в будущем штанговую колонну). Один из дополнительных признаков глубокого освоения продуктивного горизонта - это значительный вынос парафинистой нефти, который при обычных условиях появляется только на этапе эксплуатации.

Известно, что при Р меньше Рнас. - испарение углеводородов происходит с поверхности раздела, но не из объема (Ибрагимов Л.Х.). В процессе воздействий нами исследоваиа возможность определения газового фактора нефти. При подъеме прибора по стволу скважины при критическом для ГЖС давлении происходит активное выделение газа, выносящего флюид на поверхность.

Определение характера и степени насыщения коллектора по данным ГИС возможно только в ближней зоне пласта. В случае, когда фронт нагнетаемой воды находится вблизи от скзажины, только

испытания предложены*! методом позволяют оперативно определять насыщение удаленной зоны и по результатам испытания принимать решение о перекрытии интервала или перевода скважины в режим. нагнетания. В процессе проведения натурных экспериментов было определено, что медленное снижение Рзаб, позволяет увеличивать Кпр. фаз. для нефти. Это позволяло недопустить прорыва подошвенной воды в зону перфорации в процессе освоения и ввода объекта в эксплуатацию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге проведенных автором исследований:

- Впервые разработан метод и внедрена в производство, технология вскрытия пластов-коллекторов нефти и газа с одновременным увеличением фактических ФЕС до потенциальных для данного типа отложений. Решена задача оценки характеристик призабойной части пласта на этапе перфорации скважин, в процессе операций по уменьшению техногенного нарушения пласта-коллектора, допущенного в процессе его вскрытия бурением;

- Разработаны критерии выбора депрессии при перфорации в частично цементированной обсадной колонне;

- Результаты экспериментов (проведение АКЦ после опрессоеки колонны) и их анализа согласуются с известными из литературных источников выводами о существовании петли гестерезиса на зависимости длины образца от прилагаемого давления.

- По результатам проведенных исследований, рекомендовано постепенное (стадийное) увеличение давления при опресссвке колонн и при освоении коллекторов. Такой "щадящий* режим обеспечивается

при применении предлагаемой в нашей работе -методики освоения коллекторов.

- Модифицирована методика объединения данных ГИС и ГДИ в массив для интерпретации, анализа и построения модели, с целью определения фильтрационных параметров горных пород в скважинах, в которых ГДИ не проводились. На основании исследований скважин методом МОЗД получена возможность совмещения геофизических исследований скважин с гидродинамическими испытаниями в одинаковом объеме горных пород.

- Показана возможность исследования зоны проникновения и изменения характера насыщения по данным многопараметрового спектрометрического прибора непрерывного каротажа углерод-кислород.

- В работе проведены исследования влияния многократно прилагаемой депрессии (3-4 МПа) в перфорированной скважине. Показано, что при приложении подобных депрессий продолжительностью воздействия меньше, чем время запаздывания упругих деформаций, происходит "раскачивание" призабойной зоны пласта. После циклов воздействий по технологии МОЗД, дебиты скважин возрастают в кратных размерах.

- Выявлены процессы происходящие на забое скважин в процессе проведения ГИС, оказывающие непосредственное воздействие на формирование/расформирование зоны проникновения бурового раствора. Измерения забойного давления, проведенные после спуска приборов, показали, что во время движения приборов в обсаженной скважине давление-против пласта может снижаться в диапазоне от 1 до 4 атм в завии,мости от забойного давления и режима работы пласта.

Основные защищаемые положения

1. При обработка данных углерод-кислородного метода использование отношения захватного спектра к неупругому рассеянию в окне 3.2-6.6 МэЗ для ввода поправки за качество цементирований или целостности колонны не приводит к значительному уменьшению погрешности измерений,

2. Использование связей ГИС-годроди.иамика, построенных по данным, полученным посла вторичного вскрытия коллектора, позволяет уменьшить погрешность оценки проницаемости в 1.7 раза.

3. Изменения качества зэколоннсго цемента описываются изменением площади петли гистерезиса только при первых испытаниях обсадной колонны.

4. Характер изменения забойного давления в зависимости от технологических процессов не зазисит от преобладающего направления, скорости и продолжительности потока жидкости

. в скважине, решающее значение имеет величина депрессии на пласт.

5. Величина изменения давления при спуско-подъемкых операциях с геофизическими приборами зазисит от величины зазора между прибором и стенкой скважины в меньшей степени, чем от плотности жидкости или ГЖС з стволе скважины.

Г2Г7

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Изучение коэффициента проницаемости горных пород комплексом геофизических и гидродинамических методов. Материалы конференции "Новые технологии в газовой промышленности". В сб. трудов ГАНГ им. И.М.Губкина за 1995 год, М., Нефть и Газ, 1985, стр. 249

2. Создание интерпретационной модели ГИС-Гидродинамика для достоверного расчета фильтрационных параметров коллекторов углеводородов. Тезисы докладов. XIV Губкинские чтения. М., Нефть и Газ, 1996, стр. 109 (соавтор Медведев А.И.)

3. Определение коэффициента проницаемости горных пород комплексом геофизических и гидродинамических методов. Тезисы докладов. Конф. "Новые технологии в газовой промышленности". М., Нефть и Газ, 1995, стр. 27 (соавтор Медведев А.И.)

4. Исследование возможности интерпретации денных • скважииных манометров при отсутствии полного набора

градуировочкых зависимостей. Тезисы докладов. Конф. "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России". М., Нефть и Газ, 1997, стр. 57

5. Определение коэффициента проницаемости горных пород по данным комплекса методов широкополосной акустики, гидродинамики и анализа керна. Научно-технические проблемы Западно-Сибирского нефтегазового комллзкса.Тюмень.:ТюмНГУ, Межвузовский сборник научных трудов, том 1, 1995 (соавтор Вендельштейн Е.Ю.)

6. Анализ влияния комплекса погрешностей на результаты исследования скважинными манометрами. М„ Нефтяное Хозяйство, №5,1997

7. Новые возможности при освоении коллекторов нефти и газа. Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Геофизика-97». С-ПбГУ, 1997,, стр. 38 "

8. Новый комплекс ГИС применяемый при освоении, коллекторов месторождений Западной Сибири. Геофизика, №4,1997 (соавторы Шелепов В.В., Шакиров P.A.)

Захаз Ьк /Л, $ /

¿Ло* J. ■

Отдел оперативной полиграфии ГАНГ кк. И. М. Губкина