Содержание к диссертации
Введение
1. Методы интерпретации гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов 12
1.1 Методы, основанные на использовании уравнений квазистационарной фильтрации 12
1.1.1. Методы исследования малодебитных скважин основанные на приближенном решении Маскета 12
1.1.2. Модифицированный метод Маскета (МММ) 16
1.2 Методы, основанные на использовании точных решений нестационарной фильтрации после мгновенного отбора (подлива) 22
1.2.1. Метод, основанный на решении С.Г. Каменецкого 22
1.2.2. Метод, основанный на решении X. Купера (Hilton Н. Jr. Cooper) с соавторами (Bredehoeft J.D. and Papadopulos I.S.) ЗО
1.2.3. Метод, основанный на решении Л. Пикинга (Picking L.W.)...31
1.3 Методы, основанные на использовании приближенных решений нестационарной фильтрации 31
1.3.1. Метод, основанный на решении Боуэра и Раиса 31
1.3.2. Метод идентификации 35
1.3.3. Метод, основанный на решении Г. А. Зотова 43
1.4 Методы, основанные на использовании существующей математической базы интерпретации КВД с учетом «послепритока» 47
2. Развитие технологий проведения и методов интерпретации гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов при освоении скважин 52
2.1. Технология проведения гидродинамических исследований при компрессировании 55
2.2. Технология проведения гидродинамических исследований при свабировании 63
2.3. Технология проведения гидродинамических исследований при отработке скважины струйным насосом 70
3. Снижение давления после мгновенного подлива жидкости скважину 85
3.1. Постановка задачи и определение забойного давления после мгновенного подлива жидкости в скважину 85
3.1.1. Основные положения и постановка задачи 86
3.1.2. Дифференциальные уравнения и краевые условия задачи 87
3.1.3. Распределение давления P(r, t) после мгновенного подлива жидкости 90
3.1.4. Определение забойного давления Рзаб (t) после мгновенного подлива жидкости в ствол скважины 93
3.2. Определение радиуса R(t) возмущенной области пласта 94
3.3. Решение прямой задачи определения снижения давления после подлива жидкости в скважину 98
3.4. Пример расчета прямой задачи о подливе жидкости в скважину 124
3.5. Решение прямой задачи восстановления давления после мгновенного отбора жидкости из скважины 128
3.6. Анализ и оценка точности выполненных решений 132
3.7. Определение продуктивности скважины методом мгновенного подлива 141
3.7.1. Исследование поведения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины после мгновенного подлива (отбора) жидкости 141
3.7.2. Предлагаемый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины 156
3.8. Заключение по проведенным исследованиям 159
4. Интерпретация гидродинамических исследований скважин в процессе освоения с применением компрессора, сваба и струйного насоса 160
Заключение 184
Литература 186
- Методы исследования малодебитных скважин основанные на приближенном решении Маскета
- Метод, основанный на решении Боуэра и Раиса
- Технология проведения гидродинамических исследований при компрессировании
- Дифференциальные уравнения и краевые условия задачи
Введение к работе
Основой перспективного развития нефтяной промышленности России являются трудноизвлекаемые запасы (ТИЗ) в месторождениях с низкими и неустойчивыми дебитами скважин, так что их эксплуатация в современных условиях зачастую находится на грани рентабельной разработки. В общей структуре трудноизвлекаемых запасов преобладающее место имеют низкопроницаемые коллектора (рис. 1), к которым в 90 - ые годы XX века относили коллектора с проницаемостью менее 0.05 мкм2, в настоящее время эта граница снижена до 0.01 мкм2 и менее. На сегодня более 80 % запасов нефти, уже вовлеченных в разработку на территории Западной Сибири, приурочены к категории трудно-извлекаемых в основном по причине низкой проницаемости коллекторов.
В большинстве случаев разработка месторождений с низкопроницаемыми коллекторами осуществляется с применением заводнения с весьма низкой эффективностью, что не отвечает современным требованиям к разработке. Наблюдается также значительное расхождение между средним проектным и фактическим коэффициентами извлечения, 29 и 6 %, соответственно.
В СССР активное изучение низкопроницаемых коллекторов впервые было начато в середине 80-х г.г. в ОАО «ВНИИ нефть». Первые масштабные работы
по изучению разработки таких объектов были проведены М.Л. Сургучевым, Ю.П. Борисовым и Ю.В. Желтовым, в частности, была создана геолого-гидродинамическая модель низкопроницаемой залежи нефти баженовской свиты Салымского месторождения. В дальнейшем фундаментальные исследования по тематике низкопроницаемых коллекторов проводили Б.Т. Баишев, С.Г. Вольпин, А.Т. Горбунов, Р.Н. Дияшев, Ю.В. Желтов, А.Г. Ковалев, Л.Г. Куль-пин, А.Х. Мирзаджанзаде, Н.Н. Михайлов, И.Т. Мищенко, Ю.А. Мясников, И.Д. Умрихин, А.Я. Хавкин и другие ученые и специалисты.
Чтобы достоверно оценить запасы в сложнопостроенных низкопроницаемых коллекторах, определить возможность вовлечения их в разработку и обеспечить контроль за разработкой, необходимо существенно расширить работы по получению достоверной информации о продуктивных пластах. За последние годы в России значительно выросли объемы работ по созданию геологических и гидродинамических моделей пластов и залежей. Этому в значительной степени способствует быстрое развитие вычислительной техники и программного обеспечения. Но явно недостаточное внимание уделяется объему и достоверности используемой информации, что может ставить под сомнение адекватность создаваемых моделей.
Одним из источников информации о продуктивном пласте являются гидродинамические исследования скважин. Они позволяют решать ряд задач, связанных с уточнением геологического строения залежи, определением ее энергетического режима, проведением контроля за разработкой месторождения. Отметим, что скважины в низкопроницаемых коллекторах являются малодебит-ными, работающими в большинстве случаев в периодическом режиме, как при фонтанном, так и при механизированном способах эксплуатации. Отсюда традиционные методы установившихся отборов и восстановления давления, как правило, неприменимы для исследований таких скважин из-за несоблюдения технологий, в частности, невозможности создать несколько или хотя бы один устойчивый режим работы малодебитной скважины.
В условиях постоянного увеличения числа разрабатываемых нефтяных залежей в низкопроницаемых коллекторах, содержащих значительные, но труд-ноизвлекаемые запасы нефти, актуальной является работа по совершенствованию и развитию методов гидродинамических исследований малодебитных скважин.
В последнее время при исследовании таких скважин для возмущения пласта часто применяют такие способы вызова притока, как свабирование, компрессирование и отработка продуктивного объекта струйным насосом, каждый из которых имеет свои особенности. Однако существующие сейчас технологии исследований и методы интерпретации не учитывают в должной мере специфику процесса работы пласта и скважины в таких условиях, что зачастую приводит к ошибкам в определении фильтрационных параметров.
Одной из важных особенностей исследования скважины при освоении с помощью компрессирования или свабирования является малое время ее работы перед остановкой для регистрации кривой восстановления давления. Этого времени обычно бывает недостаточно для стабилизации режима работы скважины - условия, обязательного для исследований методом восстановления давления. В этом случае можно использовать метод мгновенного подлива (отбора) жидкости в ствол скважины, при котором в пласте создаётся кратковременный возмущающий импульс. В технологическом отношении этот метод имеет ряд преимуществ перед традиционной технологией исследований методом восстановлением давления. Но используемые при этом методики обработки получаемых результатов являются в значительной степени приближёнными. В связи с этим необходимо совершенствование теоретических основ метода мгновенного возмущения пласта.
Отсюда актуальность совершенствования технологий гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов и методов интерпретации получаемых результатов, учитывающих особенности разных методов освоения, сомнений не вызывает.
8 Диссертационная работа поставлена с целью усовершенствования технологий исследования и методик интерпретации гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов при вызове притока и освоении скважин.
Основные задачи исследования:
Анализ традиционных технологий проведения гидродинамических исследований, применительно к скважинам, вскрывающим низкопроницаемые коллектора.
Анализ существующих методов интерпретации гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов.
Усовершенствование технологий проведения гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов при свабировании, компрессировании и отработке скважины струйным насосом.
Апробация технологий исследований низкопроницаемых коллекторов при проведении промысловых работ.
Совершенствование теоретических основ экспресс-метода исследования скважин - метода мгновенного возмущения пласта.
Методы решения поставленных задач
Поставленные задачи исследований решались теоретически и экспериментально в промысловых условиях. При этом был выполнен анализ публикаций по данной проблеме; проведены промысловые гидродинамические исследования скважин, вскрывающих низкопроницаемые коллектора; выполнены сравнительные расчёты по обработке результатов для разных моделей пласта с помощью компьютерных программ PanSystem, Saphir, Testar; результаты, полученные при решении уравнений подземной гидромеханики тестировались на примерах гипотетических скважин и реальных промысловых данных.
Достоверность полученных результатов
Достоверность результатов, получаемых при использовании усовершенствованных технологий проведения гидродинамических исследований при свабировании, компрессировании и с применением струйных насосов обеспечивается применением высокоточных измерений. Достоверность расчётных методик об-
работки данных гидродинамических исследований подтверждается сопоставлением результатов обработки гипотетических кривых с учётом и без учёта детальной истории работы скважин и ряда других факторов. Полученное новое приближенное решение задачи падения давления после мгновенного подлива (отбора) жидкости в скважину удовлетворяет краевым условиям, следовательно, является решением поставленной задачи. В установленном временном диапазоне низкая погрешность предлагаемого приближенного решения доказана сопоставлением с точным решением С.Г. Каменецкого. Научная новизна:
Разработаны новые технологические операции и методы расчета, которые позволяют учесть переток жидкости из насосно-компрессорных труб в пласт и затрубное пространство при проведении гидродинамических исследований.
Предложены новые технология и методика определения пластового давления, коэффициента продуктивности и гидропроводности при исследовании скважины с применением струйного насоса.
Получено новое решение задачи падения давления после мгновенного подлива (отбора) жидкости в скважину.
Разработан новый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины после мгновенного подлива (отбора) жидкости в ствол скважины.
Основные защищаемые положения:
Технологии проведения гидродинамических исследований скважин, вскрывающих низкопроницаемые коллектора при свабировании, компрессировании, применении струйных.
Апробация технологий исследований низкопроницаемых коллекторов при проведении промысловых работ на ряде нефтяных месторождений.
Методика определения пластового давления, коэффициента продуктивности и гидропроводности при исследовании скважины с применением струйного насоса.
Новое решение задачи падения давления после мгновенного подлива жидкости в скважину.
Новый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины после мгновенного подлива (отбора) жидкости.
10 Практическая ценность и внедрение результатов работы
Результаты, полученные в диссертационной работе, вошли составной частью в Стандарт компании ОАО «НК «Роснефть» - «Промыслово-геофизические и гидродинамические исследования скважин и пластов при контроле разработки нефтегазовых месторождений компании». Разработанный стандарт компании используется при проведении геофизических и гидродинамических исследований по контролю за разработкой месторождений Компании.
Результаты, полученные в диссертационной работе, использовались при разработке «Методических рекомендаций по проведению и интерпретации гидродинамических исследований скважин для условий Куюмбинского месторождения» для компании ООО «Славнефть-Красноярскнефтегаз». Методические рекомендации используются при проведении промысловых гидродинамических исследований на месторождениях ООО «Славнефть-Красноярскнефтегаз». С их помощью удалось повысить качество проведения исследований и точность получаемых результатов.
Разработанные усовершенствования технологий проведения гидродинамических исследований при свабировании, компрессировании и отработке скважины струйным насосом позволили проводить исследования в низкодебитных скважинах и повысить достоверность определяемых фильтрационно-емкостных параметров пласта.
На основе полученного нового решения задачи падения давления после мгновенного подлива (отбора) жидкости в скважину разработан новый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались на: 6-ой научно - технической конференции, посвященной 75-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва 2005); IV, V, VI научно - технических конференциях «Современные технологии гидродинамических и диагностических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений» (Томск 2005, 2006, 2007 г.г.); VII, VIII международных научно - технических конференциях «Современные технологии гидродинамических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений» (Томск 2008, 2009 г.г.); техническом семинаре общества Инженеров Нефтяников «Карбонаты: Новые рубежи» Society of
Petroleum Engineers (SPE) (Москва 2008); Всероссийской молодежной научной конференции с участием иностранных ученых «Трофимуковские чтения -2008» (Новосибирск 2008); Научно - практической конференции «Методы интенсификации добычи углеводородного сырья. Опыт и перспективы» (Москва 2008); III Всероссийской научно - практическая конференции Западно - Сибирского общества молодых инженеров нефтяников при Тюменском государственном нефтегазовом университете Society of Petroleum Engineers (SPE) (Тюмень 2009); 236 - ом заседании научного семинара «Теория и практика разработки и эксплуатации нефтяных и нефтегазовых месторождений» (основан акад. А.П. Крыловым в апреле 1968 года) (Москва 2009). Публикации
По результатам выполненных исследований опубликовано 18 печатных работ, в том числе 2 статьи в издании, рекомендованном ВАК.
Методы исследования малодебитных скважин основанные на приближенном решении Маскета
Эта группа методов основана на использовании известных методов обра- . ботки кривых восстановления давления, основанных на существующих решениях уравнений нестационарной фильтрации при исследовании скважин по традиционным технологиям. Сюда следует отнести в первую очередь обобщенный метод Хорнера, методы И.А Чарного - И.Д. Умрихина [108], Л.Г. Кульпи-на, Ю.А. Мясникова [73] и ряда других исследователей.
Наиболее четко такой подход сформулирован И.Д. Умрихиным (стр. 108 из [18]): «... В теоретическом отношении все эти методы близки к методам исследования скважин по кривым восстановления давления с учетом притока, которые в своей основе требуют знания дебита скважины до остановки при установившемся режиме q, кривой изменения давления в скважине после ее остановки и переменного дебита или суммарного притока жидкости в скважину после ее остановки. При исследовании скважины экспресс-методом q = 0. Очевидно, данные исследования скважин экспресс-методом могут обрабатываться методами обработки кривых восстановления давления с учетом притока, положив в расчетные формулы этих методов q = 0...... На наш взгляд, следует полностью согласиться со всем вышеизложенным, кроме последнего утверждения. . Суть в различных граничных условиях на забое скважины. При постановке задачи о поведении скважины после закрытия (открытия) с последующем.переменным притоком из пласта в ствол (или обратно) на стенке скважине в ин- . тервале пласта задается обычное условие второго рода: градиент пластового давления на внутренней границе пласта пропорционален потоку через эту поверхность, обратная взаимосвязь забойного давления от потока не требуется и, не используется.
Сложнее обстоит дело при постановке задачи о мгновенном подливе. Здесь кроме обычного условия пропорциональности градиента пластового давления на стенках скважины в интервале пласта, требуется выполнения условия обратной взаимосвязи забойного давления от потока: поток должен быть именно таким, чтобы пластовое давление на стенках скважины равнялось забойному давлению жидкости в стволе скважины.
Именно это условие обратной связи и привело, на наш взгляд, к тому, что согласно точному решению С.Г. Каменецкого [56], поведение забойного решения не соответствуют существующим канонам методов исследования скважин по кривым восстановления давления с учетом притока: на заключительном участке кривой восстановления (снижения) забойного давления отсутствует традиционный участок неустановившейся радиальной фильтрации. Хотя по традиционным канонам [18] методов исследования по КВД с учетом притока на заключительном участке затухания притока кривая давления в полулогарифмической анаморфозе должна стремиться к наклонному прямолинейному участку.
Вышеизложенное совпадает с выводами самого С. Г. Каменецкого о том, что «...с увеличением t восстановления уровня в скважине как функции времени все точнее удовлетворяет уравнению A h(t) = alt.» (стр. 47 из [56]).
Так что возможность использования традиционного аппарата интерпретации КВД (КПД) с учетом «послепритока» для анализа данных метода мгновенного подлива (отбора), на наш взгляд, требует дополнительных исследований....
В случаях, когда при освоении свабирование или компрессирование продолжается длительный период времени, возможно, с какой-то периодичностью, т.е. отсутствует кратковременная откачка жидкости из скважины, такие исследования необходимо обрабатывать традиционными методами интерпретации КВД (КПД) с учетом «послепритока», но при точном воссоздании истории отборов жидкости (истории работы скважины).
Современные методы обработки результатов исследований позволяют получать кроме фильтрационных параметров пласта также представление о виде и форме притока жидкости в скважину и неоднородности пласта, что существенно повышает достоверность и информативность результатов. Эту информацию дает анализ производных давления при КВД, КПД и КВУ. По диагностическому графику выбирается модель пласта, по которой ведется дальнейшая интерпретация.
Не будем подробно останавливаться на описании всех имеющихся традиционных методов обработки с учетом «послепритока», остановимся на двух: метод «наилучшего совмещения» (МНС) и обобщенный дифференциальный метод (ОДМ) [37, 73, 92]. Эти методики обработки разработанны в «ЦГДИ «Информпласт» и реализованы в компьютерной программе «Тестар».
Сущность ОДМ заключается в построении графика в координатах модифицированное давление - модифицированное время, выбор на этом графике прямолинейного участка и определение по наклону и свободному члену фильтрационных параметров пласта. Прямолинейный участок, для точности, выбирается с помощью диагностического графика [54, 131]. Когда в пласте развивается плоскорадиальная фильтрация, производная выходит на горизонтальный участок, в координатах ОДМ этот участок и будет искомым прямолинейным.
Метод называется обобщенным, так как из него как частные случаи вытекают обычно применяемые методы. Так при кратковременной работе скважины с постоянным дебитом до остановки и отсутствии притока после остановки из ОДМ вытекает метод Хорнера, при длительной работе с постоянным дебитом и отсутствии притока - метод касательной (метод Миллера-Даеса-Хетчинсона), при длительной работе с постоянным дебитом и наличии притока - метод Чарного-Умрихина. ОДМ является единственным методом обработки результатов исследования низкопроницаемых коллекторов, когда дебит скважины является переменным, а приток после остановки продолжается длительное время. На рисунке 1.11 приведен пример использования ОДМ при обработке KB Д.
Метод, основанный на решении Боуэра и Раиса
Черные точки данных — запись манометра при освоении скважины, которое проводилось на депрессионной вставке. Красным обозначена запись манометра при работе на вставке KB Д. Вставка КВД отличается от депрессионной наличием обратного клапана, препятствующего оттоку жидкости из надпакерного пространства в подпакерное. Подача рабочей жидкости (воды) производилась с поверхности агрегатами ЦА-320м и ЦА-400. В силу ряда технологических и организационных причин подача рабочей жидкости на некоторое время прекращалась. При остановке агрегата столб жидкости над УГИС сообщался с подпа-керным пространством, и на пласт создавалась репрессия порядка 80 атм. Часть жидкости уходила из труб и поглощалась пластом. Эти участки выделены светло-голубым цветом. После отработки скважины депрессионная вставка с манометром извлекалась, а на её место устанавливалась вставка КВД также с автономным манометром. В этот период запись давления в скважине не велась совсем, этот участок обозначен темно-синим цветом. После спуска вставки КВД была предпринята попытка создания нескольких установившихся режимов работы. Четыре «полки» давления на кривой красного цвета — это четыре попытки создать установившийся режим работы скважины. Сразу можно заметить, что первые две «полки» режимами не являются, т.к. давление на них выше пластового. В этот период скважина продолжала поглощать. Другие два режима также нельзя назвать установившимися - время их стабилизации около получаса. При детальном рассмотрении этих режимов наблюдается продолжающееся снижение давления.
После отработки на режимах скважину закрыли для регистрации КВД. Форма этой кривой необычна, рис. 2.11, здесь после резкого роста давления следует его плавное падение. Это объясняется тем, что за время репрессионно-го воздействия на пласт во время остановок агрегата в прискважинои зоне пласта образовалась зона повышенного давления. В результате не восстановив подробную историю работы скважины обработать КВД такой формы невозможно.
По результатам анализа исследований с УГИС выделено несколько характерных моментов: при исследовании методом установившихся отборов добиться стабилизации забойного давления очень сложно из-за технологических особенностей работы агрегата (агрегат часто не держит стабильного давления нагнетания, происходят незапланированные остановки); работа через УГИС на режимах продолжительностью 1-2 часа для коллекторов низкой проницаемости не имеет практического смысла, поскольку эти режимы являются явно неустановившимися. Индикаторная зависимость, построения по таким данным, не отражает реальную характеристику притока: как правило, значительно завышается величина коэффициента продуктивности и занижается значение пластового давления; при остановке агрегата во время работы УГИС через депрессионную вставку столб жидкости сообщается с подпакерным пространством, создавая репрессию на пласт, в результате часть жидкости уходит из труб и поглощается пластом; за время репрессионного воздействия на пласт во время остановок агрегата в прискважиной зоне пласта может образоваться зона повышенного давления, что может привести к падению давления на КВД; при остановке скважины на КВД обратный клапан может не держать, в результате будет происходить переток жидкости в подпакерное пространство и поглощение ее пластом; забойное давление в остановленной скважине практически никогда не стабилизируется на уровне пластового из-за относительно непродолжительного периода времени, выделяемого для исследования (в низкопродуктивных скважинах для достижения статического состояния может потребоваться несколько суток). Существующие технологии проведения исследований при отработке скважин струйными насосами не позволяют учесть перечисленные процессы. В связи с этим данные полученные в результате обработки могут оказаться неточными или даже ошибочными. Первоначальным результатом анализа промыслового материала стала разработка ряда рекомендаций направленных на усовершенствование имеющихся технологий исследования скважин с применением УГИС. Обозначим основные моменты: при гидродинамических исследованиях с применением УГИС необходи ма четкая организация проведения работ со своевременным обеспечени ем необходимой исправной техникой; не допустимы перерывы в процессе исследования на режимах, вызванные сменой агрегата. Необходимо постоянно следить за равномерностью давления нагнетания. для осмысления физических процессов происходящих в стволе скважины при работе агрегата и после его остановки необходимо замерять устьевые давления в трубном и затрубном пространстве; перед спуском прибора произвести шаблонирование НКТ шаблоном УПГП со сканированием муфт НКТ в районе предполагаемой подвески прибора; при смене вставок УГИС тщательно проверять состояние герметизирующих колец, в том числе и на перепускном клапане вставки КВД; во время регистрации КВД затрубную задвижку не закрывать до разрядки устьевых давлений; т.к. для адекватной интерпретации данных исследований необходима подробная история работы скважины, рекомендуется на весь период освоения и исследования помещать автономный манометр в подпакерное пространство с помощью УПГП; Кроме манометра под вставкой УГИС необходимо устанавливать также манометр над вставкой. Манометр необходим для регистрации перетока жидкости из колонны труб над УГИС в подпакерное пространство. На рис. 2.12 представлена динамика изменения давления над вставкой при регистрации КВД. Падение давления происходит из-за негерметичности вставки КВД, в результате чего происходит переток жидкости из надпа-керного пространства в подпакерное.
Технология проведения гидродинамических исследований при компрессировании
Это наглядно видно на диагностических графиках зависимости забойного давления и производной давления от времени в билогарифмических координатах (рис. 3.17 — 3.21), ни в одном из рассмотренных случаев кривая производной давления не достигла соответствующего участка с нулевым наклоном, характерного для неустановившейся радиальной фильтрации при отсутствии притока в пласт;
О вышеизложенное совпадает с выводами самого С. Г. Каменецкого [56, 57] о том, что «...с увеличением t восстановление уровня в скважине как функции времени все точнее удовлетворяет уравнению A h(t) = alt.» (стр. 47 из [57]); = на кривых снижения забойного давления Р3аб(0 = fllg t), рассчитанным по сравниваемым решениях, выделяются два участка, разделенных точкой перегиба В с абсциссой lg fneper- Первый участок интенсивного снижения давления при lg t lg /персг (рис. 3.7 - 3.11) соответствует интенсивному затуханию притока из ствола в пласт (рис. 3.12-3.16), кривая Рзаб(0 =f(lg О обращена здесь выпуклостью от оси lg t. Второй участок при lg t lg /neper характерен замедлением темпа падения давления и стабилизацией Р3аб(0 приток также существенно снизился, хотя и продолжается в замедленном темпе (рис. 3.12 - 3.16) , кривая Рзаб(/) =f(lg 0 обращена здесь выпуклостью к оси lgt\ = эти два выделенных участка КПД соответствуют поведению диагностических графиков давления и его производной давления в билогарифмических координатах (рис. 3.17-3.21). Первый участок интенсивного снижения давления (рис. 3.7 — 3.11) соответствует единичному наклону начальных участков обоих диагностических графиков при lgt lg /перег (рис. 3.17 - 3.21). После достижений максимума в точке В с абсциссой lg /переп диагностическая кривая производной давления снижается, а темп роста кривой давления замедляется (рис. 3.17-3.21), что соответствует второму участку замедления темпа падения и стабилизации КПД при lg t lg tneper (рис. 3.7 - 3.11), при этом приток также существенно снизился, хотя и продолжается в замедленном темпе (рис. 3.12-3.16); = кривые снижения забойного давления Р3аб(0 рассчитанные по предлагаемому приближенному решению (3.75) - (3.77) или (3.82) - (3.84), совпадают с данными известного решения [56, 57] практически на всем протяжении первого участка интенсивного снижения давления при lg t lg tneper (рис. 3.7 -3.11), различия составляют значительно менее 1 %. На втором участке замедления темпа падения, стабилизации и выполаживания КПД при lg t lg „ерег наблюдается некоторое расхождение сравниваемых величин (рис. 3.7 -3.11); = в практике исследований наиболее представительным является начальный участок интенсивного снижения давления при lg t lg tntper (рис. 3.7 - 3.11). На втором участке замедления темпа падения при lg t lg tneper существенно сказывается негативное влияние нагрева жидкости в стволе, искажающее истинную динамику забойного давления. Результаты сопоставлений с известным решением [56, 57] показали высокую точность предлагаемого приближенного решения (3.75) - (3.77) или (3.82) - (3.84) на наиболее представительном начальном участке интенсивного снижения забойного давления при lg t lg /перег после мгновенного подлива жидкости в ствол скважины, простаивавшую длительное время (рис. 3.7 - 3.11). На втором участке замедления темпа падения, стабилизации и выполаживания КПД при lg t lg /neper наблюдается некоторое расхождение сравниваемых величин. Оба участка четко диагностируются соответствующими графиками давления и его производной (рис. 3.17-3.21). Таким образом, предлагаемое решение (3.75) - (3.77) или (3.82) - (3.84) достоверно описывает основную часть процесса снижения забойного давления после подлива и может быть использовано для анализа соответствующего участка КПД. Аналогичные выводы относятся к анализу решения (3.102) - (3.104), (3.107) - (3.112) прямой задачи о мгновенном отборе жидкости из ствола скважины. Чтобы определить коэффициент приемистости (продуктивности) длительно простаивающей скважины, обычно осуществляется короткий возмущающий импульс «мгновенным» подливом или отбором жидкости из ствола. Кратковременный вызов притока с последующим наблюдением за восстановлением уровня практикуется при освоении скважин, для подбора глубинных насосов после их капитального ремонта, для оценки продуктивности малоде-битных нефтяных скважин в низкопроницаемых коллекторах, ведь зачастую это единственная возможность такой оценки [28, 56]. Подлив жидкости в ствол с последующим слежением за снижением уровня применяется на нефтяных месторождениях с пониженным пластовым давлением, а также для исследований гидрогеологических скважин. К мгновенному отбору следует также отнести и открытый период притока в ходе испытания скважины пластоиспытателем в процессе ее бурения.
При разработке методов определения параметров пласта и продуктивности скважин по данным мгновенного подлива (отбора) жидкости, как правило [27, 43, 55, 76, 95, 145], выполнялась оценка их достоверности. Для такой проверки, а также при создании эталонных кривых для определения фильтрационных параметров [27, 145], использовались представленные в 1959 г. точные решения гидродинамической задачи С. Г. Каменецкого о мгновенном подливе жидкости в бесконечный насыщенный пласт [56] и теплофизической задачи Г. Карелоу, Д. Егера о мгновенном нагреве идеального проводника [126], а также их последующие аналоги [27, 45, 95, 111, 128, 141, 146].
Отметим, что известная задача о восстановлении уровня в непереливаю-щей скважине, вскрывшей однородный, бесконечный по протяженности пласт, после «мгновенного» подлива в нее жидкости решалась неоднократно в неизменной постановке методом интегрального преобразования Лапласа, так что конечные зависимости забойного давления (уровня) от времени схожи [27, 45, 56, 126, 128]. В этой связи далее будет рассматриваться решение С. Г. Каменец-кого [56] как первое из полученных точных решений мгновенного подлива жидкости в скважину в бесконечном круговом пласте.
Дифференциальные уравнения и краевые условия задачи
В последнее время при исследовании таких скважин для возмущения пласта часто применяют такие способы вызова притока, как свабирование, компрессирование и отработка продуктивного объекта струйным насосом, каждый из которых имеет свои особенности. Однако существующие сейчас технологии исследований и методы интерпретации не учитывают в должной мере специфику процесса работы пласта и скважины в таких условиях, что зачастую приводит к ошибкам в определении фильтрационных параметров.
Одной из важных особенностей исследования скважины при освоении с помощью компрессирования или свабирования является малое время ее работы перед остановкой для регистрации кривой восстановления давления. Этого времени обычно бывает недостаточно для стабилизации режима работы скважины - условия, обязательного для исследований методом восстановления давления. В этом случае можно использовать метод мгновенного подлива (отбора) жидкости в ствол скважины, при котором в пласте создаётся кратковременный возмущающий импульс. В технологическом отношении этот метод имеет ряд преимуществ перед традиционной технологией исследований методом восстановлением давления. Но используемые при этом методики обработки получаемых результатов являются в значительной степени приближёнными. В связи с этим необходимо совершенствование теоретических основ метода мгновенного возмущения пласта.
Отсюда актуальность совершенствования технологий гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов и методов интерпретации получаемых результатов, учитывающих особенности разных методов освоения, сомнений не вызывает. Диссертационная работа поставлена с целью усовершенствования технологий исследования и методик интерпретации гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов при вызове притока и освоении скважин. Основные задачи исследования: 1. Анализ традиционных технологий проведения гидродинамических исследований, применительно к скважинам, вскрывающим низкопроницаемые коллектора. 2. Анализ существующих методов интерпретации гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов. 3. Усовершенствование технологий проведения гидродинамических исследований низкопроницаемых коллекторов при свабировании, компрессировании и отработке скважины струйным насосом. 4. Апробация технологий исследований низкопроницаемых коллекторов при проведении промысловых работ. 5. Совершенствование теоретических основ экспресс-метода исследования скважин - метода мгновенного возмущения пласта. Методы решения поставленных задач Поставленные задачи исследований решались теоретически и экспериментально в промысловых условиях. При этом был выполнен анализ публикаций по данной проблеме; проведены промысловые гидродинамические исследования скважин, вскрывающих низкопроницаемые коллектора; выполнены сравнительные расчёты по обработке результатов для разных моделей пласта с помощью компьютерных программ PanSystem, Saphir, Testar; результаты, полученные при решении уравнений подземной гидромеханики тестировались на примерах гипотетических скважин и реальных промысловых данных. Достоверность полученных результатов Достоверность результатов, получаемых при использовании усовершенствованных технологий проведения гидродинамических исследований при свабировании, компрессировании и с применением струйных насосов обеспечивается применением высокоточных измерений. Достоверность расчётных методик обработки данных гидродинамических исследований подтверждается сопоставлением результатов обработки гипотетических кривых с учётом и без учёта детальной истории работы скважин и ряда других факторов. Полученное новое приближенное решение задачи падения давления после мгновенного подлива (отбора) жидкости в скважину удовлетворяет краевым условиям, следовательно, является решением поставленной задачи. В установленном временном диапазоне низкая погрешность предлагаемого приближенного решения доказана сопоставлением с точным решением С.Г. Каменецкого. Научная новизна: 1. Разработаны новые технологические операции и методы расчета, которые позволяют учесть переток жидкости из насосно-компрессорных труб в пласт и затрубное пространство при проведении гидродинамических исследований. 2. Предложены новые технология и методика определения пластового давления, коэффициента продуктивности и гидропроводности при исследовании скважины с применением струйного насоса. 3. Получено новое решение задачи падения давления после мгновенного подлива (отбора) жидкости в скважину. 4. Разработан новый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины после мгновенного подлива (отбора) жидкости в ствол скважины. Основные защищаемые положения: 1. Технологии проведения гидродинамических исследований скважин, вскрывающих низкопроницаемые коллектора при свабировании, компрессировании, применении струйных. 2. Апробация технологий исследований низкопроницаемых коллекторов при проведении промысловых работ на ряде нефтяных месторождений. 3. Методика определения пластового давления, коэффициента продуктивности и гидропроводности при исследовании скважины с применением струйного насоса. 4. Новое решение задачи падения давления после мгновенного подлива жидкости в скважину. 5. Новый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины после мгновенного подлива (отбора) жидкости. Результаты, полученные в диссертационной работе, вошли составной частью в Стандарт компании ОАО «НК «Роснефть» - «Промыслово-геофизические и гидродинамические исследования скважин и пластов при контроле разработки нефтегазовых месторождений компании». Разработанный стандарт компании используется при проведении геофизических и гидродинамических исследований по контролю за разработкой месторождений Компании. Результаты, полученные в диссертационной работе, использовались при разработке «Методических рекомендаций по проведению и интерпретации гидродинамических исследований скважин для условий Куюмбинского месторождения» для компании ООО «Славнефть-Красноярскнефтегаз». Методические рекомендации используются при проведении промысловых гидродинамических исследований на месторождениях ООО «Славнефть-Красноярскнефтегаз». С их помощью удалось повысить качество проведения исследований и точность получаемых результатов. Разработанные усовершенствования технологий проведения гидродинамических исследований при свабировании, компрессировании и отработке скважины струйным насосом позволили проводить исследования в низкодебитных скважинах и повысить достоверность определяемых фильтрационно-емкостных параметров пласта. На основе полученного нового решения задачи падения давления после мгновенного подлива (отбора) жидкости в скважину разработан новый способ определения коэффициента приемистости (продуктивности) скважины.
