CC BY
33ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГАЗОВОДЯНОГО КОНТАКТА С ПОМОЩЬЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН
УДК 622.279.23
Е.В. Чепкасова, ООО «Газпром добыча Ноябрьск» (Ноябрьск, РФ),
chepkasova.ev@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru
Современный этап развития углеводородного сырья характеризуется перераспределением в структуре запасов - все большую значимость приобретают запасы, сосредоточенные в сложнопостроенных коллекторах, характеризующихся неоднородностью как по мощности, так и по площади месторождений. Подобная тенденция заставляет уделять особое внимание месторождениям, переходящим в этап падающей добычи, к которым в настоящее время относят большинство газовых месторождений Западной Сибири. Мониторинг изменения положения газоводяного контакта (ГВК) в таких условиях позволит гибко осуществлять контроль за выработкой запасов, увеличивая период безводной эксплуатации газовых скважин, продлевая срок межремонтного периода. Более того, обводнившиеся скважины имеют малую вероятность ввода в дальнейшую эксплуатацию ввиду низкой энергетики пласта и конструктивных особенностей старого фонда добывающих скважин. В работе представлен дополнительный способ диагностирования изменения положения ГВК, в основе которого лежит анализ разновременных результатов газодинамических исследований (ГДИ) скважин.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МОНИТОРИНГ И КОНТРОЛЬ РАЗРАБОТКИ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ГАЗОВОДЯНОЙ КОНТАКТ, ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН, ПАДАЮЩИЙ ЭТАП ДОБЫЧИ ГАЗА.
Основная часть сосредоточенных в Западной Сибири месторождений, характеризующихся наличием относительно легко (малозатратно) добываемого газа, вступила в этап падающей добычи. Поддержание уровня добычи газа в таких условиях напрямую зависит от мониторинга и контроля изменения положения ГВК. Подобный подход позволит установить оптимальные режимы работы добывающих скважин, продлить срок их бесперебойной эксплуатации, улучшить экономические показатели проектов.
Для определения изменения положения уровня ГВК традиционно используются промыс-лово-геофизические методы исследования скважин (ПГИ). В общем случае все методы контроля положения флюидального
контакта в зависимости от физических процессов, протекающих при взаимодействии излучения с горной породой и насыщающими ее флюидами, можно разделить на радиоактивные, акустические и электрические.
В основе радиоактивных методов лежит регистрация характеристик полей, ионизирующих естественное или искусственное излучение, происходящее в ядрах атомов веществ, слагающих горные породы и насыщающих эти породы флюидов. К ним относят нейтрон-нейтронный каротаж (импульсный, стационарный), нейтрон-гамма-каротаж, С/О-каротаж (импульсный спектрометрический нейтронный гамма-каротаж). В настоящее время нейтронные методы - самые распространенные методы контроля положения ГВК.
Акустические методы основаны на регистрации параметров упругого волнового поля в скважине в звуковом (0,5-20,0 кГц) и ультразвуковом (25,0 кГц-2,0 МГц) диапазонах частот, к которым относят волновой акустический каротаж (ВАК) или широкополосный. Физической основой для определения ГВК методами ВАК является значительное различие в сжимаемости основных компонентов коллектора: минералов горной породы и насыщающих поровое пространство веществ (воды, нефти и газа).
Электрические и электромагнитные методы исследования скважин заключаются в регистрации параметров естественного и искусственного электрического полей, на основании которых изучают электрические свойства горных пород и насыща-
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ГЕОЛОГИЯ И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИИ
№ 5 | 752 | 2017 г.
Chepkasova E.V., Gazprom Dobycha Noyabrsk LLC (Noyabrsk, RF), chepkasova.ev@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru
Diagnostics of the shift of a gas-water contact with the use of the results of gas and dynamic research of wells
The modern development stage of hydrocarbon raw materials is characterized by the redistribution in the structure of reserves -reserves concentrated in reservoirs of complex structure that are characterized by non-homogeneity of the capacity and the area of fields, are becoming more and more important. This tendency prompts us to pay special attention to the fields that shift to the stage of declining production, and the majority of gas fields in Western Siberia nowadays belong to this category. Monitoring the shift of a gas-water contact (GWC) in such conditions will allow smoothly exercising control over the production of reserves, increasing the period of waterless operation of gas wells and extending the inter-repair period. Moreover, flooded wells are unlikely to be further commissioned due to the low energy of the bed and structural peculiarities of the old production well stock. The works presents an additional method for the diagnostics of the shift of GWC which is based upon the analysis of the asynchronical results of gas and dynamic research (GDR) of wells.
KEY WORDS: MONITORING AND CONTROL OVER THE DEVELOPMENT OF GAS FIELDS, GAS-WATER CONTACT, GAS AND DYNAMIC RESEARCH OF WELLS, STAGE OF DECLINING PRODUCTION OF GAS.
ющих их поровое пространство флюидов. Дивергентный каротаж, индукционный и высокочастотное индукционное каротажное изо-параметрическое зондирование (ВИКИЗ) также позволяют диагностировать положение флюи-дального контакта.
Каждый из перечисленных методов, помимо того что позволяет определить характер флюидона-сыщения в обсаженной скважине, имеет ряд недостатков, к которым можно отнести низкую глубинность исследований,влияние состояния цементного камня на результаты исследований, наличие скважин специальной конструкции, обсаженных стеклопласти-ковой колонной (что нехарактерно для старого фонда скважин), а также характеризует положение ГВК в районе наблюдательных скважин без учета особенностей строения коллектора в районе скважин добывающих.
Разработка алгоритма диагностирования изменения положения ГВК на основании анализа разновременных ГДИ позволила минимизировать выявленные недостатки существующих методов, сделав контроль разработки месторождений более управляемым.
МЕТОДОЛОГИЯ
Традиционно анализ ГДИ позволяет определить фильтра-
ционные параметры пласта в районе исследуемой скважины, установить ее продуктивность, оценить энергетическое состояние залежи в районе исследований, обнаружить (при наличии) граничные условия различных типов. Многолетний опыт обработки и анализа динамики изменения пьезопроводных систем позволил расширить область задач, решаемых с помощью ГДИ, дополнив их диагностированием изменения положения ГВК или качественной оценкой изменения работающей газонасыщенной мощности.
В основе диагностики изменения положения ГВК лежит изучение динамики изменения со временем комплексного параметра проводимости (кЬ), определяемого в ходе проведения ГДИ для каждой скважины. Поскольку ежегодный охват скважин ГДИ составляет 1/4-1/3 эксплуатационного фонда месторождения, то в течение 3-4 лет каждая скважина месторождения будет исследована в соответствии с программой ГДИ. Последующие исследования скважин по месторождению будут иметь дублирующий характер. Сопоставление изменения параметра комплексной проводимости по каждой скважине месторождения позволит диагностировать изменение работающей газо-
насыщенной мощности. Анализ скважин, эксплуатирующих се-номанские залежи газа, показал, что комплексный параметр проводимости может изменяться в сторону уменьшения либо увеличения. Детальный анализ эксплуатации скважины позволяет установить причину подобных изменений. Рост комплексного параметра проводимости характерен для случаев вовлечения в процесс фильтрации дополнительных пропластков залежи, что стало возможным вследствие роста депрессии на него. Уменьшение комплексного параметра связывают с несколькими причинами, одна из которых - признак изменения уровня ГВК в около-скважинной области. Учитывая вышеизложенное, интерпретацию данных проводимых в настоящее время ГДИ предлагается дополнить анализом результатов разновременных исследований для каждой скважины, что может стать дополнительным источником информации о выработке запасов.
Сопоставление диагностических и специальных графиков кривых восстановления давления разновременных испытаний позволяет установить факт изменения параметра проводимости (к-Ь), которое диагностируется по изменению положения горизон-
тального (стабилизированного) участка производной давления, соответствующего радиальному фильтрационному потоку в пласте, на разновременных графиках КВД (пунктирные линии на рисунке). Как показывает анализ большого числа результатов ГДИ, в подавляющем большинстве случаев основная причина изменения комплексного параметра проводимости (кЬ) связана именно с продвижением подошвенной воды в газонасыщенную часть продуктивного разреза.
Количественная оценка изменения положения ГВК в рамках данной работы не рассматривается и является самостоятельным объектом исследования.
ОПРОБОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
Описанный выше алгоритм был опробован на всех газовых месторождениях ООО «Газпром добыча Ноябрьск». Сопоставление динамики изменения с временем комплексного параметра проводимости с результатами ПГИ показало, что подобный подход позволяет оценить изменения работающей газонасыщенной мощности в районе исследуемых скважин.
По итогам анализа всей совокупности результатов ГДИ выявлен ряд изменений параметра проводимости. Авторами
проведено сопоставление этих изменений комплексного параметра проводимости (к-Ь) по ГДИ с результатами ГИС-контроля изменения положения ГВК в пласте (геофизическими методами). В скважинах, где геофизическими методами диагностируется изменение положения ГВК в пласте, ГДИ показывают снижение комплексного параметра проводимости (к^). В результате получено принципиальное понимание того, что снижение параметра (к-Ь) является индикатором изменения положения ГВК в пласте. Характерными особенностями залежей, где получена рассматриваемая зависимость, являются массивный тип, сравнительно малая газонасыщенная мощность (около 30 м), высокая проницаемость (среднее значение 0,320 мкм2), низкая расчлененность.
После проведения широкомасштабных ГДИ с охватом всей площади одного из показательных участков месторождения изменение положения ГВК выявлено в 15 скважинах, в то время как ПГИ проведены только в 11 скважинах. Таким образом, разработанный алгоритм позволяет позиционировать ГДИ как дополнительный источник информации изменения работающей газонасыщенной мощности коллектора или изменения положения ГВК. Идентифицированные изменения по
— 2003 - Base — 2008 - Base • 2009 - Base — 2014 - Анализ 1 (ге^ •
ш 4* |«1 • * Д',> V ■ ' • * ."•ЛИ
• • • * " ш • • ■ • • ■
0,1 1 10 100 1000 10 000 _Время, с_
Графическое отображение изменения положения ГВК
11 скважинам хорошо согласуются с результатами ГИС (ПГИ). При этом ГДИ имеют больший площадной охват и значительно расширяют представление о зонах и областях поднятия ГВК. Подводя итог вышесказанному, отметим, что ГДИ можно рассматривать как дополнительный источник информации о характере активности водоносного горизонта или о процессах вытеснения газа подошвенной водой. Далее, имея информацию об изменениях в гидродинамической системе на основании результатов ГДИ, можно проводить ГИС-контроль только в тех скважинах, где выявлена тенденция к уменьшению газонасыщенной мощности. Такой подход позволит оптимизировать объем ПГИ, нацеленных на определение характера флюидонасыщения в коллекторе. Рассматриваемая методика способствует гибкому контролю разработки месторождений, что приводит как к повышению эффективности выработки запасов, так и к улучшению экономических показателей добычи углеводородного сырья.
В настоящее время методика опробована в вертикальных скважинах, однако физические основы динамики извлечения углеводородов позволяют рекомендовать данный подход и для скважин с наклонно-направленными горизонтальным окончанием, что является вектором дальнейших исследований.
К достоинствам предлагаемого способа можно отнести следующее.
Во-первых, рассматриваемый способ позволяет увеличить площадной охват исследованиями в части получения дополнительной информации по участкам и зонам изменения ГВК. Совместно с методами ГИС (ПГИ) обобщение информации по изменению уровня ГВК позволит сделать процесс разработки месторождения более управляемым.
Во-вторых, данный способ позволяет получать информацию об
изменении положения ГВК в тех случаях, когда традиционными методами ГИС (ПГИ) сделать это невозможно в силу конструктивных особенностей скважины.
В-третьих, в ряде случаев способ может использоваться как малозатратная альтернатива дорогим ГИС-технологиям. Такой подход позволит снизить затраты на ГИС (ПГИ), выполняя их не систематически, а по необходимости, после диагностирования изменения положения ГВК методами ГДИС.
Вместе с тем у предлагаемого способа есть недостатки, к которым стоит отнести отсутствие возможности диагностировать изменение ГВК в рамках одного ГДИ в скважине. Необходим элемент сопоставления через сравнение с результатами предыдущих исследований. Способ не позволяет идентифицировать образование конуса подошвенной воды, который формируется в околосква-жинной зоне. Он ориентирован в основном на удаленную зону пласта. Данным способом нельзя диагностировать изменение положения ГВК в случае, когда его перемещение происходит за областью распространения импульса давления по вертикали (дренируемая часть продуктивного пласта по разрезу). Последнее в большей степени является ограничением, а не недостатком.
ВЫВОДЫ
Максимальное использование разновременных результатов ГДИ является дополнительным источником информации о состоянии пьезопроводной системы. Анализ изменения динамики совместно с историей эксплуатации скважины позволяет установить наиболее вероятную причину подобных изменений. Метод дает возможность диагностировать изменения положения ГВК в условиях отсутствия непосред-
ственного контакта скважины с флюидальным контактом. Дальнейшее дополнение результатов разновременных ГДИ результатами ПГИ позволит установить оптимальные режимы работы скважин. Такой подход оптимизирует количество проведения ПГИ флюидонасыщения в обсаженных добывающих скважинах. Сопоставление качественных результатов анализа ГДИ имеет высокую степень сходимости с реальными ПГИ скважин. ■
ЛИТЕРАТУРА
1. Дарлинг Т. Практические аспекты геофизических исследований скважин / Пер. с англ. М.: Премиум Инжиниринг, 2008. 400 с.
2. Зарай Е.А., Хабаров А.В. Особенности оценки фильтрационно-емкостных свойств газонасыщенных коллекторов // Науч.-техн. вестник ОАО «НК «Роснефть». 2014. № 3. С. 26-29.
3. Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизические методы контроля разработки месторождений нефти и газа: учеб. для вузов. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012. 374 с.
4. Кременецкий М.И., Ипатов А.И. Гидродинамические и промыслово-технологические исследования скважин. М.: МАКС Пресс, 2008. 476 с.
5. Bourdet D. Well test analysis: the use of advanced interpretation models. Handbook of petroleum exploration and production, Vol. 3, Elsevier Science B.V., 2002.
REFERENCES
1. Darling T. Practical Aspects of Geophysical Research of Wells. Moscow, Premium Engineering, 2008, 400 pp. (In Russian)
2. Zaray E.A., Khabarov A.V. Assessment Peculiarities of Porosity and Permeability Properties of Gas-Saturated Reservoirs. Research and Technology Bulletin of Oil Company «Rosneft» OJSC, 2014, No. 3, P. 26-29. (In Russian)
3. Ipatov A.I., Kremenetsky M.I. Geophysical Methods of Control over the Development of Oil and Gas Fields: Guidebook for Higher Education Institutions. Moscow, Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2012, 374 pp. (In Russian)
4. Kremenetsky M.I., Ipatov A.I. Hydrodynamic and Oilfield and Production Research of Wells. Moscow, MAX Press, 2008, 476 pp. (In Russian)
5. Bourdet D. Well Test Analysis: The Use of Advanced Interpretation Models. Handbook of petroleum exploration and production, Vol. 3, Elsevier Science B.V., 2002.
