Общие сведения об исследованиях скважин

Общие сведения об исследованиях скважин Исследования скважин включают в себя комплекс взаимосвязанных методов, отличающихся теоретической основой, технологией и техникой исполнения. К комплексным относятся исследования, проводимые на газовых и газоконденсатных скважинах с замерами давления, температуры, дебитов газа и конденсата, а также отбором проб продукции. 1.1 Цель и задачи исследований скважин Целью исследования скважины является получение информации о термобарических параметрах газа (пластового углеводородного сырья), на основе использования которых определяются: продуктивная характеристика скважины, свойства пластового флюида и фильтрационно-емкостные свойства призабойной зоны скважины и прилегающих участков продуктивного пласта (рисунок 1.1). К числу параметров и характеристик, определяемых либо оцениваемых по результатам комплексных исследований скважин, относятся:  термобарические параметры (пластовые, забойные, устьевые давления и температуры);  гидродинамические и термодинамические условия в стволе скважины;  условия скопления и выноса жидкости и твердых примесей с забоя скважины;  физико-химические свойства газа и жидкостей (вязкость, плотность, коэффициент сверхсжимаемости, содержание в пластовом флюиде конденсата, воды, отдельных компонентов);  фазовое состояние пластового флюида и его изменение при движении газа в пласте, стволе скважины и наземных коммуникациях;  коллекторские и фильтрационные свойства призабойной зоны скважины и прилегающих участков продуктивного пласта (пористость, газонасыщенность, проницаемость, гидропроводность, пьезопроводность, сжимаемость);  геометрические характеристики пласта, в частности, толщина пласта, границы зон, размеры экранов и непроницаемых включений.  технологический режим работы скважины, выбираемый с учетом факторов, ограничивающих ее производительность (разрушение призабойной зоны 19 пласта, наличие подошвенной воды, влияние температуры продуктивного пласта и среды, окружающей ствол скважины, неоднородность вскрываемых продуктивных отложений, наличие агрессивных компонентов в добываемой продукции);  компонентный состав проб сырого конденсата и отсепарированного газа;  начальное потенциальное содержание конденсата, этана, пропана, бутанов в пластовом газе и прогноз его изменения по мере снижения пластового давления в залежи;  коэффициент извлечения конденсата (КИК);  физико-химическая характеристика конденсата и товарная характеристика его целевых фракций. продукция скважина пласт Пластовый флюид Газоконденсатная смесь Газ (Q) Конденсат (Q) Отбор проб продукции Термобарические параметры (Р, T) Дебит газоконденсатной смеси (Q) Физико-химические свойства газа и конденсата Фазовое состояние пластового флюида Продуктивная характеристика скважины Свойства пластового флюида ФЕС призабойной зоны скважины и прилегающих участков пласта Рисунок 1.1 Принципиальная схема параметров и характеристик, определяемых по результатам исследования скважины Для достижения цели исследования скважины необходимо решить задачи:  обосновать методику и технологию проведения исследования скважины;  подготовить технику, технологическое оборудование, устройства и комплексы для исследования;  провести работы на скважине с соблюдением требований безопасности и охраны труда; 20  провести обработку полученных данных и интерпретацию результатов исследования. 1.2 Назначение исследований скважин Содержание и назначение исследований газовых и газоконденсатных скважин иллюстрируется схемой (рисунок 1.2). При обосновании методики, технологии и техники проведения исследования скважины, способов обработки полученных данных и интерпретации результатов исследований необходимо учитывать стадию освоения месторождения, категорию и конструкцию скважины, особенности геолого-промысловой характерисКомплексные исследования газовых и газоконденсатных скважин Газогидродинамические Установившийся режим Измерения параметров работы скважины на режимах исследования Газоконденсатные Неустановшийся режим Отбор проб Снятие кривых стабилизации давления и дебита, КВД Исследование проб Результаты Призабойная зона пласта и прилегающая область: Давление и температура Скважина: Пластовый флюид: Дебит, коэффициенты фильтрационных сопротивлений Компонентный состав Фазовое состояние Использование Информация (база данных) Подсчет запасов Моделирование Проектирование разработки и обустройства Контроль и регулирование разработки Оперативное управление режимами эксплуатации скважин Рисунок 1.2 Содержание и назначение исследований тики залежи. Назначение также определяет требуемую точность замеров промысловых параметров и представительность отбираемых проб флюидов. 21 Исследования на стадии разведки залежи проводятся для получения информации, используемой при подсчете запасов углеводородов и подготовке проектных документов по разработке месторождения. Исследования на стадии опытно-промышленной эксплуатации проводятся для получения необходимой дополнительной информации, позволяющей подтвердить или уточнить запасы углеводородов, более детально изучить основные свойства пласта и пластовых флюидов, оценить стабильность дебитов скважин и др. Исследования в процессе промышленной разработки необходимы для изучения характера изменения давления по площади и по разрезу залежи, продвижения воды в залежь, изменения параметров пласта, характеристик (свойств) газа, конденсата и воды в процессе разработки, установления перетоков газа, степени истощения отдельных пластов. В процессе проведения исследования скважины выполняются следующие промысловые работы: - измерение статического давления на устье скважины; - определение пластового давления расчетным путем по устьевым измерениям статического давления либо путем прямого измерения глубинным манометром; - определение дебита скважины измерителем критического течения (шайбным или диафрагменным); - измерение динамического давления на устье; - определение динамического давления на забое скважины расчетным путем по динамическому давлению на устье либо путем прямого измерения глубинным манометром - измерения давления и дебита в процессе их стабилизации на режимах исследования и восстановления давления после закрытия скважины; - измерение температуры газа на устье, по стволу и на забое скважины при различных дебитах и забойных давлениях; - определение количества выделившегося сырого конденсата (см3 / м3 газа сепарации); - определение количества газа дегазации, выделившегося из сырого конденсата при выветривании; - определение количества и состава выносимой воды и твердых примесей при различных дебитах газа; 22 - отбор проб газа, конденсата и воды для определения их физикохимических свойств и состава; - определение наличия коррозионно-активных компонентов в газе и в жидкой фазе. Исследования разведочных скважин имеют особую значимость для принятия проектных решений по освоению месторождения и должны проводиться с максимальным использованием возможностей определения параметров продуктивной толщи (горизонта, пласта) и пластовых флюидов и их дифференциации по разрезу (поинтервальные исследования). Состав исследований и работ, включая мероприятия по интенсификации притока, определяется проектом разведки (доразведки). При проведении исследований добывающих скважин на месторождениях главным является определение и периодическое уточнение их продуктивной характеристики, необходимой для проектирования разработки и планирования добычи углеводородов. Аналогично назначение исследований скважин подземных хранилищ газа, проводимых как в период отбора, так и в период закачки газа в пласт (объект хранения). Систематические исследования отдельных специально выделенных скважин эксплуатационного и контрольного фонда проводятся с максимальным использованием возможностей определения параметров пласта и пластового флюида для контроля за разработкой месторождения (эксплуатационного объекта) в целом. Специфика конкретного месторождения определяет направленность и назначение исследований скважин. Так, для месторождений в рыхлых коллекторах по результатам исследований необходимо оценить условия разрушения пород призабойной зоны и выноса песка. Для плотных карбонатных коллекторов важно оценить изменение продуктивных характеристик в результате проведения работ по интенсификации притока газа (соляно-кислотные и другие обработки). Для залежей с высоким содержанием конденсата при большом этаже газоносности возможна оценка его изменения по разрезу при сопоставлении исследований скважин, вскрывающих пласт на разных гипсометрических отметках. Для месторождений сложного состава газа, являющихся базой газохимических комплексов, важна оценка содержания компонентов, составляющих основу ассортимента их товарной продукции. В зонах вечной мерзлоты важны оценки температурного режима работы скважин и возможности образования гидратов. 23 При исследованиях горизонтальных скважин принципиально важно оценить степень увеличения их продуктивности по сравнению с вертикальными, расположенными на том же участке залежи. При исследовании скважин, работающих с отдельным шлейфом либо совместно с другими скважинами (например, при кустовом размещении), необходимо оценить и учесть влияние давления газосборной сети на потенциальную производительность скважин и определяемые параметры и характеристики пласта. Исследования скважин на газоконденсатность с отбором проб проводятся на основе промысловых газогидродинамических исследований с целью определения параметров и показателей, являющихся исходными для подсчета запасов газа и конденсата, проектирования разработки, обустройства месторождений, переработки конденсата, а также контроля за разработкой (рисунок 1.3). В соответствии с этим, газоконденсатные исследования (ГКИ) делятся на промысловые и лабораторные. В зависимости от стадии освоения месторождения (разведка, опытнопромышленная эксплуатация, промышленная разработка) ГКИ делятся на первичные и текущие. ГКИ направлены на изучение: состава пластового и добываемого газов и их изменения в процессе разработки (по площади и разрезу); физико-химических свойств газа и конденсата; фазового состояния газоконденсатной смеси. Результаты ГКИ позволяют провести физическое моделирование поведения пластовой системы при различных методах разработки залежи. 24 Направления использования результатов газоконденсатных исследований Подсчет запасов газа и конденсата: - определение количества выделившегося конденсата газового нестабильного (КГН) в см3 на м3 газа сепарации при отборе проб; - определение компонентного состава проб КГН и газа сепарации; - определение потенциального содержания конденсата газового стабильного (КГС), этана, пропана, бутанов в пластовом газе; - расчет компонентного состава пластового газа; - определение коэффициента извлечения конденсата (КИК); - физико-химическая характеристика КГС Составление проекта разработки месторождения: Составление проекта обустройства промысла: - балансовые запасы газа и КГС; - состав пластового газа до С10+; - начальное потенциальное содержание КГС в пластовом газе; - фракционный состав КГС c отбором десятиградусных фракций; - прогноз изменения потенциального содержания КГС в пластовом газе по мере падения давления в залежи Использование КГС: - объемы добываемого КГС; - фракционный состав КГС; - групповой углеводородный состав КГС; - товарная характеристика целевых фракций КГС; - прогноз изменения состава и свойств КГС - моделирование процесса сепарации добываемого газа в условиях промысла Контроль за разработкой месторождения: - текущие газоконденсатные исследования с определением состава пластового газа и потенциального содержания КГС в добываемом газе; - комплекс РVТ - исследований по уточнению прогнозной кривой изменения потенциального содержания КГС; - физико-химическая характеристика КГС Рисунок 1.3 – Схема использования результатов ГКИ 25 1.3. Методы определения параметров и характеристик скважины, пласта и насыщающих его флюидов Для определения вышеуказанных (п. 1.1) параметров и характеристик применяются как газогидродинамические, так геофизические и лабораторные методы исследований. Эти методы дополняют друг друга, позволяют получить наиболее обоснованную информацию (рис.1.2) и выявить связь между отдельными параметрами и влияющими на них факторами. Газогидродинамические методы исследований скважин (исследования на установившемся и неустановившемся режимах фильтрации) базируются на измерениях изменяющихся параметров работы скважины на режимах исследования и снятии кривой восстановления давления после ее остановки. Преимуществом этих методов является получение характеристик не только в ограниченной призабойной зоне скважины, но и в прилегающих участках продуктивного пласта. Параметры, определяемые геофизическими методами, характеризуют участок продуктивного пласта (горизонта, разреза), непосредственно примыкающий к стволу скважины. Эти методы позволяют выделять эффективные и газонасыщенные интервалы, кровлю и подошву пласта, определять его коллекторские и фильтрационные свойства, положение контакта газ - вода и др. При использовании дебитометрии и термометрии в процессе разработки месторождения можно выделять работающие интервалы, оценивать дебиты отдельных пропластков, а также техническое состояние скважины и внутрискважинного оборудования. К лабораторным методам относятся определения фильтрационно-емкостных свойств пластов по образцам пород-коллекторов и физико-химических свойств находящихся в них флюидов по отбираемым пробам. Получаемые при этом количественные характеристики фильтрационно-емкостных свойств пласта (пористость, проницаемость, газонасыщенность) могут существенно отличаться от значений этих параметров в масштабах всего пласта, поэтому не всегда оправдано распространять их на всю залежь. Однако следует отметить, что результаты лабораторных исследований проб продукции скважины, отобранных в процессе ее исследования, могут являться основой для характеристики состава и свойств пластовых флюидов по залежи в целом. Методы определения параметров и характеристик пласта и насыщающих его флюидов подразделяются на две группы: прямые и косвенные. 26 Первая группа (прямые методы) направлена на изучение непосредственно образцов породы и получаемой из скважины продукции. К этим методам относятся лабораторное изучение свойств керна и физико-химических свойств пластовых флюидов. В составе прямых методов вспомогательными являются: кавернометрия, газовый каротаж, изучение получаемого при бурении шлама из продуктивного разреза. Вторая группа (косвенные методы) направлена на изучение физических свойств пласта и пластовых флюидов путем установления связи этих свойств с другими параметрами, определяемыми геофизическими и газогидродинамическими методами. Комплексное использование прямых и косвенных методов позволяет повысить надежность и достоверность определения параметров, необходимых при подсчете запасов, моделировании, проектировании разработки и обустройстве месторождения (залежи), контроле и регулировании разработки, оперативном управлении режимами эксплуатации скважин (технологический режим). 1.4 Классификация и периодичность исследований скважин Классификация исследований скважин определятся назначением этих исследований и зависит от поставленных задач. На разных этапах освоения месторождения (разведка, опытно-промышленная эксплуатация, промышленная разработка, завершающая стадия разработки) требования, предъявляемые к этим исследованиям различны. Исследования скважин подразделяются на первичные, текущие и специальные. Первичные исследования проводятся во всех разведочных и эксплуатационных скважинах. Эти исследования являются основными и обязательными и проводятся в полном объеме. В разведочных, а в некоторых случаях и в эксплуатационных скважинах, первичные исследования проводятся поинтервально для установления продуктивных характеристик по разрезу. При первичных исследованиях скважин измеряются и определяются: статическое давление на устье; пластовое давление (расчетным путем по устьевым измерениям статического давления или прямым измерением глубинным манометром), забойное давление на режимах исследования (расчетным путем по устьевым измерениям давления или прямым измерением глубинным манометром); дебит скважины (расчетным путем по данным диафрагменного измерителя 27 критического течения (ДИКТ) или дифференциального манометра); характер изменения давлений в процессе их стабилизации на режимах исследования и восстановления после закрытия скважины (расчетным путем по устьевым измерениям или прямым измерением глубинным манометром); температура газа на забое и устье на режимах исследования, а также характер ее стабилизации и восстановления; количество выносимой из скважины воды и механических примесей на режимах исследования; физико-химические свойства углеводородов и воды по пробам, отобранным на режимах исследования. Текущие исследования проводятся в процессе разработки месторождения (залежи, эксплуатационного объекта) в добывающих скважинах. После ввода в промышленную разработку, подсчета запасов газа, изучения продуктивной характеристики в целом по площади месторождения. Для проведения исследований скважины с близкими параметрами могут быть объединены в группы. В обязательном порядке проводятся исследования до и после проведения в скважине работ по интенсификации притока газа или капитального ремонта. По газоконденсатным месторождениям текущие исследования проводятся для контроля за изменением газоконденсатной характеристики. Специальные исследования проводятся в процессе промышленной разработки месторождения, с учетом ее особенностей. К специальным исследованииям относятся: работы по контролю за положением и динамикой контактов газ-вода в выбранных для этой цели скважинах; изучение степени дренирования пластов и возможности перетока флюидов по площади и разрезу; исследования влияния на производительность скважин пластовой и конденсационной воды, а также разрушения призабойной зоны и образования песчаных пробок; изучение степени коррозии скважинного оборудования при различных технологических режимах работы скважин; оценка результатов работ по укреплению призабойной зоны, дополнительной перфорации. Периодичность исследований скважин устанавливается в соответствии с проектным документом по разработке. При обосновании периодичности учитываются величина запасов газа, геологические особенности и характеристика эксплуатационного объекта, уровни годовой добычи и темпы отбора газа. Периодичность текущих ГКИ определяется с учетом ожидаемого изменения свойств конденсата, которое можно зафиксировать стандартными методами с применением серийного оборудования. В частности, для крупных залежей текущие ГКИ следует проводить с интервалом в один год. 28 Периодичность исследований должна обеспечивать систематический контроль в процессе разработки за распределением пластового давления по площади и разрезу. Необходимо также использовать любую незапланированную остановку скважины для снятия кривых восстановления давлений и измерения статического давления. 29