Гидродинамические методы исследований

В общем комплексе способов исследования скважин и пластов особое значение имеют гидродинамические методы — основа всей системы контроля за процессами разработки нефтяных и газовых месторождений.

Геолого-геофизическими и лабораторными методами в основном определяются горногеометрические характеристики пластов и залежей, а также физико-химические свойства насыщающих продуктивные пласты жидкостей и газов. Этими же методами можно определять некоторые параметры, характеризующие коллекторские свойства пластов, например, пористость, сжимаемость пласта, проницаемость.

Однако данные о коллекторских свойствах пластов, получаемые таким путем, имеют случайный характер, так как они определяются лишь по небольшим образцам отобранных пород или по зонам незначительных размеров, расположенных в непосредственной близости от ствола скважины. Поэтому в каждом отдельном случае полученные данные могут значительно отличаться от средних значений параметров в районе скважины или между ними. Вот почему с помощью только одних этих методов крайне затруднительно, а порой и невозможно построить достоверную картину распределения неоднородностей пласта, установить формы и размеры непроницаемых границ и включений, определить коэффициенты продуктивности, пьезопроводности и гидропроводности скважин, изучить профили распределения притоков и поглощений по разрезу и т. д.

Существующие геофизические методы (дебитометрия, шумометрия, термометрия и др.) неприемлемы в большинстве скважин из-за особенностей забойного оборудования.

В то же время применение гидродинамических методов в исследованиях позволяет с более высокой точностью определять не только ряд необходимых характеристик пласта и скважин, но и оценивать средние значения основных параметров пласта на сравнительно больших площадях.

В определенном смысле можно сказать, что в отличие от многих других методов, позволяющих получить статистические характеристики отдельных точек пласта, с помощью гидродинамических методов получают более достоверную статистическую и динамическую картины строения пласта и хода процесса его выработки. Особое значение приобретают эти методы на стадии промышленной эксплуатации залежи, так как на основании данных гидродинамических исследований можно оценить распределение текущей нефтенасыщенности, определить профили притоков, продвижение контуров нефтеносности, распределение давлений и т. д. Гидродинамические методы исследования скважин позволяют также оценить эффективность мероприятий по интенсификации добычи нефти.

Таким образом, современные гидродинамические методы исследования дают возможность получить по промысловым данным важнейшие параметры пласта, на основании которых проектируются системы разработки месторождений, регулируется процесс добычи нефти и анализируется эффективность разработки объектов.

Непосредственно с помощью гидродинамических методов определяется следующий комплекс параметров: коэффициент продуктивности (для эксплуатационных скважин) или коэффициент поглощения (для нагнетательных скважин), гидропроводность пласта, пъезопроводность пласта, комплекс параметров (- приведенный радиус скважины, — пьезопроводность пласта).

В последнее время появилось значительное число работ, посвященных гидродинамическим исследованиям скважин и пластов. В этих работах особое внимание уделяется теоретическим обоснованиям различных методов исследования. Меньшее место отводится вопросам практического применения различных способов исследования скважин и методов обработки экспериментального материала. В результате этого получается разрыв между постепенно увеличивающимся числом новых методов исследования и обработкой материалов и практическим использованием разработанных и апробированных методов.

При изменении режима работы скважины происходит процесс перераспределения давлений по пласту, продолжительность которого зависит от многих факторов: величины пластового давления, геометрических размеров продуктивного пласта, его проницаемости, вязкости пластовой жидкости и т. д.

Исследования скважин и пласта проводятся как в случае неустановившихся процессов фильтрации, так и при условно установившихся процессах. В зависимости от этого различают две группы гидродинамических методов исследования при установившихся и при неустановившихся режимах работы скважин.

Сущность метода исследования скважин при установившихся процессах фильтрации состоит в нахождении зависимости дебита от величины депрессии на забое скважины, т. е. разности между пластовым и забойным давлениями. Путем последовательного изменения режима работы скважины и измерения при этом установившихся значений забойных давлений и соответствующих им значений дебитов нефти, воды, газа. По построенному графику, называемому индикаторной линией расчетным путем определяют продуктивность скважины, параметры пласта и параметры, характеризующие состояние ПЗП.

Эффективность эксплуатации месторождения во многом определяется продуктивной характеристикой скважин. Поэтому особое внимание уделяется оценке состояния призабойной зоны пласта (ПЗП) и установлению оптимального технологического режима работы скважин.

Отклонение эксплуатационных режимов от оптимальных приводит к существенным осложнениям при эксплуатации скважин: ограничению отбора пластового флюида из скважины; образованию песчаных пробок; выносу песка и воды.

Исходной информацией для оценки состояния ПЗП и установления оптимальных режимов работы скважин являются данные геофизических и гидродинамических исследований.

Интерпретация этих данных представляет определенные трудности, особенно в условиях слабоустойчивых терригенных коллекторов, склонных к пескопроявлению, тем более что существующие конструкции забойного оборудования эксплуатационных скважин не позволяют оценить состояние фильтровой части геофизическими методами исследований скважин.

Разработанные за последние время методы исследований скважин и пластов при установившихся режимах эксплуатации имеют ограниченность применения в части: определения фильтрационных характеристик пласта; оценки состояния ПЗП. Оценки состояния фильтровой части скважины; выявления динамики фильтрационных характеристик пласта и продуктивности скважин; количественной оценки критических дебитов скважин в условиях выноса песка и пластовой воды, а также режимов энергосбережения.

Методика обработки результатов исследований.

Уравнение притока к забою скважины при нелинейном законефильтрации имеет вид:

— для жидкости:

;

— для газа:

.

где — пластовое давление; - давление на забое работающей скважины; Q — дебит жидкости (газа) при стандартных условиях;, -коэффициенты фильтрационного сопротивления.

Уравнения записывают также в виде:

— для жидкости:

;

— для газа:

.

где для жидкости:

.

и соответственно для газа:

.

пластовый коллектор пьезопроводность пористый Графическое изображение уравнений в координатах, или, соответственно называют индикаторной линией. Стандартная индикаторная линия, например, для газа имеет вид квадратичной параболы, выходящей из начала координат с положительными значениями коэффициентов, .

В промысловой практике форма индикаторной линии может существенно отличаться от стандартной в силу ряда причин геологического, технологического и технического характера.

К геологическим факторам, искажающим форму индикаторной линии, следует отнести, в первую очередь, анизотропию пласта-коллектора, а также наличие низкопроницаемых сред и тектонических нарушений.

Перенос из пласта к скважине глинистых частиц и мелких фракций песка, а также поступление пластовой воды, накопление на забое скважины и вынос на поверхность песка и воды определяют технологические факторы.

Из технических факторов следует отметить конструкцию забоя скважины и забойного оборудования, а также технические средства для замера дебита скважины и давления.