Комплексные циклические гидродинамические исследования. Лекция 2

1.

принципиальная возможность контроля забойных параметров в режиме
реального времени ( например, при выводе скважины на режим ) .
Исследования нестабильно работающих скважин ( где дебит не может регулироваться ) предполагают контроль динамики изменения давления и дебита
в процессе всего цикла проводимых в скважине технологических операций ,
включая: вызов притока , изменение дебита , восстановление давления (с фиксацией динамического уровня ) , нестабильный излив в режиме накопления ,
поглощение и др.
Одновременно производится синхронная запись изменения во времени затрубного и буферного давлений , а также положения динамического уровня в
затрубном пространстве .
-
1.4 . 2 Комплексные циклические
гидродинамические исследования
Исследования пласта на нескольких стабильных режимах работы скважины , отличающихся расходом ( депрессией на пласты ) , называют многоцикличными . При исследованиях прибор находится в скважине на фиксированной
глубине в максимальной близости к испытываемому пласту . При исследованиях нагнетательных скважин прибор может находиться вблизи устья скважины , но обязательно ниже уровня жидкости .
Основная цель применения данной технологии состоит в том , чтобы за
счет независимого определения параметров пласта в различных циклах увеличить достоверность интерпретации . Это возможно , если есть уверенность ,
)
что поведение пласта в цикле ( продуктивность , состав продукции и пр . прак)
это
Но
.
пласт
на
(
депрессии
,
тически не зависят от режима работы дебита
.
меняется
пласта
поведение
не всегда так. Обычно в зависимости от режима
динамические
;
притока
Причины могут быть самые разные: изменение состава
эффекты , зависящие от скорости потока ; развитие межпластовых перетоков и
пр. Поэтому более важная цель применения циклических технологий состоит
в изучении состояния пласта в зависимости от интенсивности эксплуатации .
Результаты гидродинамических исследований позволяют понять аномалии при
работе пласта и выбрать оптимальный режим его эксплуатации .
Наиболее распространенная технология многорежимных ГДИС ( « ИДКСД » ) основана на измерениях в процессе смены стабильных режимов работы
скважины ( циклы 1-4 на рис.1.4 .2.1 .а ) . Данная технология состоит из регистрации КСД для каждого режима . Параметры режимов выбирают так , чтобы их
отличия друг от друга были наиболее контрастными , а влияние друг на друга
минимально.
Минимальное количество режимов при исследовании методом ИД - 3, оптимальное количество режимов - 4-5. Режимы минимального и максимального дебита должны отличаться по дебиту в 3-5 раз. Время работы скважины на
каждом режиме должно составлять от нескольких часов до нескольких суток
в зависимости от дебита скважины .
26

2.

lkP > Q
a)
Q4
'i
Q3
p
ид.
pf
6)
>p2
X
Q
Рз
Q2
Влияние
пред шествущнх
Р4
циклов
>
Qi
tl
1
l2
2
*3
3
|
*5
*4
5
4
Q
V
t
Рис . 1.4 . 2.1 . а ) Исследования no технологиям ИД - КСД , ИД - КВД : P - кривая изменения
давления во времени; Q - кривая изменения расхода; 1 -4 -циклы КСД ( t -t 4 - продол
жителъностициклов; Q -Q4 ~ расход вциклах; Р ~ Р4 давление в конце каждого цикла );
5 - цикл КВД продолжительности tr 6 ) индикаторная диаграмма «давление - расход»:
ИД 2 - при влиянии предшествующихциклов; ИД 1 - в отсутствие влияния .
~
Обычно исследования проводят последовательно , увеличивая дебит от
цикла к циклу , а длительность циклов выбирают исходя из условия достижения стабильной работы пласта .
Если затем проводится цикл КВД , данная технология называется « ИДКВД » ( цикл 5 на рис. 1.4 . 2.1.а ) .
Упрощенная технология не предполагает регистрации непрерывной кривой
изменения давления во времени в течение всех циклов. Выполняются лишь дискретные измерения давления и расхода в конце каждого цикла ( рис. 1.4 .2.1.6 ) .
В идеальном случае , если пласт не меняет своих свойств , а циклы не влияют
друг на друга , зависимость давления от расхода ( так называемая индикаторная диаграмма « ИД » ) близка к линейной ( « ИД , » на рис. 1.4 . 2.1.6 ) .
Характер нелинейности индикаторной диаграммы в отсутствие взаимовлияния циклов позволяет судить о процессах , интенсивность которых зависит от
депрессии на пласт.
Строго говоря , добиться полного отсутствия взаимовлияния циклов при
работе по такой технологии нельзя . Особенности процессов массопереноса в
пласте таковы , что на каждый режим работы скважины влияют параметры (дебит , длительность ) предшествующих режимов . Вследствие этого индикаторная диаграмма приобретает нелинейный вид ( « ИД 2 » на рис . 1.4. 2.1.6 ) .
Взаимовлияние можно частично учесть , оптимизируя длительности циклов
работы скважины на различных режимах , а также применяя специальные тех нологии обработки данных измерений. Существует оптимальное соотношение
между временами текущего и предшествующих режимов для того , чтобы замеры по технологии ИД можно было сопоставлять друг с другом [ 7 ]. Согласно
27

3.

одинаковую
этому соотношению при изменении дебита от режима к режиму на
меньше
быть
должна
режима
величину длительность каждого последующего
предыдущего примерно на 10 % .
я примеОднако радикальным способом решения данной задачи являетс
которых в том , что
нение так называемых « изохронных методов » , сущность
.
циклы работы скважины разделяют циклами простоя
циклов работы
При стандартном изохронном исследовании длительность
я не лимити выбирают одинаковой ( рис. 1.4 . 2.2 ) . Длительность циклов просто
е предшествуруется . Ее стараются сделать как можно больше , чтобы влияни
ющих циклов можно было не учитывать .
Времена циклов остановки достаточны для
восстановления пластового давления
p,Q
о
Q«
Q
Qj
Pi
Р2
Q2
Q
Рз
,
Р4
р
At
At
At
At
Продолжительности циклон КСД одинаковы
1
1*
2
2*
3*
3
4
метод. Р - кривая
Рис. 1.4.2.2. Исследования по технологии И Д КСД , изохронный
;
расхода 1-4 - циклы КСД ;
изменения давления во времени; Q - кривая изменения
*
*
циклы КВД ; длительность
—
4
продолжительности циклов одинаковы - At=const ; 1
пластового давления
овления
восстан
имости
циклов выбирается исходя из необход
~ Р ~ давление в конце каждогоцикла КСД ).
;
КСД
Р
вциклах
( Q -Q - расход
4
,
при построеТаким образом , каждый цикл КСД имеет одинаковое участие
малопродуктивнии индикаторной диаграммы . Однако это не оптимально для
ны должна
ных коллекторов , где необходимая длительность простоя скважи
быть значительна.
метод.
В этих условиях более приемлем модифицированный изохронный
и простоя
При его использовании одинаковы длительности всех циклов работы
венно ,
сущест
друга
на
друг
циклов
скважины ( рис . 1.4 . 2.3) . В этом влияние
ную
совмест
ить
провод
но примерно одинаково , что позволяет более успешно
обработку данных.
работам Существует еще одно общее технологическое требование к данным
ны ( КВД ,
наличие как минимум одного цикла стабильного поведения скважи
необхочто
,
.
1
.
1.4
п
ниям
КСД и пр . ) , длительность которого отвечает требова
димо для достоверного определения параметров пласта.
28

4.

p,Q
"
Забойное давление в момент окончания цикла КСДне восстанавливается, но связанная
с этим погрешность одинакова для всех циклов КСД
\ Q4
Q
...
Q3
Pi
Р2
Q2
Рз
Qi
Р4
р
At .
At
Л
1
At
At
At
At
\
Времена циклов КСД и КВД одинаковы
1*
2
2*
3*
3
At
It
4
Рис . 1.4 .2.3. Исследования по технологии ИД - КСД , модифицированный изохронный
метод. Р - кривая изменения давления во времени; Q - кривая изменения расхода;
1-4 - циклы КСД ; 1* 4* - циклы КВД ; продолжительности всех циклов КСД и КВД
одинаковы - At=const ( Q ~Q4 ~ расход в циклах КСД ; Р Р4 давление в конце каждого
цикла КСД ).
~
— —
1.4 . 3. Реализация технологий ГДИС
в различных эксплуатационных и разведочных скважинах
Возможность и особенности реализации рассмотренных выше технологий
ГДИС определяются назначением , особенностями эксплуатации и состоянием
скважины . В табл. 1.4 .3.1 собрана информация о том , какие технологии и в
каком случае могут быть использованы при исследовании скважин . Прокомментируем данный материал .
Как указывает таблица , наиболее полно известный перечень технологий
может быть реализован в фонтанирующих добывающих скважинах , а также
в нагнетательных скважинах . При этом скважинный прибор может быть
без больших затрат помещен не только на устье , но и на забое скважины , в
максимальной близости к исследуемому пласту . Не представляет существенных технических сложностей изменение режима работы скважины и ее остановка. Есть только одно важное ограничение: не производя существенного
вмешательства в режим работы скважины и пласта закрыть скважину можно
только на устье . Поэтому на начальный участок КВД может сильно повлиять процесс заполнения ствола . Для глубоких ( особенно горизонтальных )
скважин , работающих с многофазной продукцией , это влияние может быть
весьма значимым .
29

5.

Таблица 1.4 .3.1
ований различного типа
Оптимальные технологии ГДИС на объектах исслед
(пояснения в тексте)
Объекты
п /п
Основные технологии ГДИС
КВД
( КПД )
ч
со
о
05 а
с закрытием ч
>>
Ч
Я
+
+
+
+
+
+
+
+
ев
ев
м
(
X
1
эксплуатационные скважины
2 Нагнетательные скважины
Эксплуатационные скважины
3 механизированного фонда
Не фонтанирующие скважины
( разведочные , в процессе ка4
питального ремонта ) , осваиваемые компрессором
Скважины по п . 4 , осваивае5 мые свабированием ( стандартная технология )
Скважины по п . 5 , осваиваемые свабированием ( с исполь6 зованием устройства , обору дованного пакером и запорным
клапаном )
Скважины по п. 5, малодебит ные и не фонтанирующие экс7 плуатационные скважины при
вызове притока струйным аппаратом
Скважины , исследуемые испы8 тателем пластов на обсадных
трубах
Скважины , исследуемые испы9
тателем пластов на кабеле
X
ч
яч
я
н
JS
Фонтанирующие разведочные и
и
X
О)
о
\с
в
05
>05»
+*
+
X
X
X
+**
+*
+
+
+
+
+
+
+* * *
_j_ * *
* *
под прием насоса
Исследования проводятся автономным манометром , помещаемым
на межремонтный период .
конкретного насоса по
* * Исследованиям препятствуют ограниченные возможности
)
.
пласт
(
на
ии
регулировке дебита депресс
я в течение всех
* * * Регистрируется и обрабатывается непрерывная кривая давлени
этапов освоения скважины.
й зоны .
* * * * Специальные исследования по изучению параметров ближне
*
30

6.

Данного недостатка лишены исследования в нагнетательных скважинах
ввиду низкой сжимаемости заполнителя ствола ( воды ) . Существенно упрощает технологию исследования и то , что скважинный прибор может быть размещен на устье. Для данного типа скважин не менее важно и то , что плотность
воды мало зависит от пластовых условий . Это позволяет замерять давление
вблизи от устья . С достаточной для практических целей точностью его затем
можно пересчитать на глубину залегания пласта .
Скважины механизированного фонда , оборудованные штанговыми ( Ш Г Н )
или электроцентробежными ( Э Ц Н ) насосами, являются наиболее сложными
объектами для ГДИС. Остановка такой скважины неизбежно сопровождается
ростом уровня в затрубном пространстве ( за исключением ситуаций , когда затрубное пространство перекрыто пакером ) . Наиболее типичны для таких скважин
исследования по технологии КВУу ( замеры уровней раздела фаз в затрубье с помощью эхолота ) . Информативность данного типа исследований крайне низка.
Исправить ситуацию могут непрерывные замеры автономным манометром ,
помещаемым на межремонтный период в карман НКТ или хвостовика под
прием насоса . В этом случае скважину можно исследовать по технологии КСД
или ИД- КСД . Кардинально решает проблему использование стационарных
дистанционных датчиков давления , которыми оборудовано большинство типов современных насосов ( ожидается , что в ближайшие годы метрологические
характеристики этих датчиков могут приблизиться к требуемым по ГДИС ,
как это , например , имеет место в случае датчика Schlumberger « Phoenix » на
насосах « REDA » - см . ниже табл . 1.5.1.1 ) . Использование глубинных контрольных датчиков позволяет проводить непрерывный мониторинг забойного
давления , не вмешиваясь в работу скважины .
У исследований скважин механизированного фонда есть два недостатка .
Во-первых , это нестабильность поведения скважины , связанная с цикличной
работой насоса . Во-вторых , это ограничения в выборе режима работы скважины , связанные с возможностями конкретного насоса по регулировке ( с помощью регулировки частотного преобразователя ) расхода ( депрессии на пласт ) .
Тем не менее данная технология играет существенную роль в системе ГДИС.
Однако максимальными информативными возможностями обладают тех нологии , сопровождающие освоение и опробование ( испытание ) пластов . К
сожалению , они же являются наиболее затратными и требуют существенного
вмешательства в работу пластов. Они , как правило , применяются в разведочных скважинах , а их проведение в эксплуатационных скважинах может быть
приурочено к периодам капитального ремонта .
2-1856
31