4ТЕХНОГЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ ИНТЕНСИВНО РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ, МОНИТОРИНГА И ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
В. А. Лотарев ООО «Союз», Нефтеюганск
1. Прорывы нагнетаемых вод в эксплуатационные скважины
Разработка нефтегазовых резервуаров является процессом разрушения природной системы и формирования техногенной системы непосредственно в резервуаре и за его пределами, обладающей иными физическими параметрами, физическими и физико-химическими свойствами. Техногенная система менее устойчива вследствие своей неоднородности, и ее преобразования, длящиеся столетия, отражаются в региональном масштабе в изменении ландшафта, гидрографической сети при смене экосистем и биоценозов. В этом задействована не только наземная, но и подземная инфраструктура экогеотехнического комплекса, целью создания которого изначально является эффективное извлечение углеводородов.
Ухудшение структуры запасов вызывает необходимость применения интенсивных технологий: гидроразрыва пластов, повышенных давлений нагнетания, эксплуатации пластов при забойных давлениях ниже давления насыщения. Эти мероприятия преобразуют подземную гидросферу, разбивая фильтрационное поле на участки повышенной и пониженной проницаемости. В результате неравномерной выработки запасов низкопроницаемые участки не полностью вовлекаются в разработку, а высокопроницаемые - формируют на границах физико-химические барьеры и способствуют преждевременному обводнению. Разработка и добыча трудноизвлекаемых запасов требуют изменения схемы разработки и бурения дополнительных скважин или боковых стволов.
Из негативного опыта интенсивного освоения разрабатываемых месторождений известно, что вибрационные эффекты при бурении способны вызвать автогидроразрыв с формированием трещины от нагнетательной к бурящейся скважине. Кроме того, проводка скважины иногда не достигает цели из-за попадания в обводненную часть пласта. Это вызывает осложнения при заканчивании скважин и в процессе их интенсификации методом ГРП. Основные причины были заложены на стадии внедрения технологий и оптимизации процесса ввода в эксплуатацию по экономическим критериям.
Недостаточная изученность геологического объекта частично компенсируется мониторингом теплового и фильтрационного полей, позволяющим прогнозировать последующее развитие ситуации и уменьшить негативные последствия.
На рис. 1, 2, 3 показано развитие ситуации по скважине при перфорации и после длительной эксплуатации.
Пример графического оперативного заключения по пласту АС11 скважины 5682 Приобского месторождения
ГРАФИЧЕСКОЕ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рис. 1. Характер насыщения продуктивных пластов
Из рис. 1. видно, что пласты - нефтенасыщенны, по термометрии до перфорации отмечено охлаждение пластов, свидетельствующее о близком прохождении нагнетаемых вод (рис. 2). При эксплуатации обводненность продукции составила 95% (рис. 3).
Рис. 2. Результаты перфорации скважины по данным ГИС Автором был выполнен ретроспективный анализ при интерпретации материалов промысловых исследований по определению источника обводнения. Причина обводнения -прохождение трещины ГРП через фильтрационное поле от нагнетательной скважины. Необходимо отметить, что при бурении боковых стволов и последующем их освоении по
термометрии всегда отражаются предупреждающие негативные моменты разработки (рис. 4). К сожалению, графики пуска скважин в эксплуатацию не позволяют вовремя определиться с последующими действиями, но их варианты существуют.
Рис. 3. Результаты исследований по определению источника обводнения
Рис. 4. Изменение теплового поля при фильтрационных процессах в боковых
стволах скважин
Таким образом, исследование технологических процессов является важнейшим инструментом приобретения новых знаний, необходимых для инновационной деятельности. В дополнение к возможностям термометрии следует отнести:
• определение параметров развития трещины (рис. 3);
• выполнение анализа по прогнозированию интервалов пересечения трещин ГРП и скважины;
• выполнение анализа по оптимизации вторичного вскрытия пластов под ГРП кумулятивной перфорацией.
Для исследований фильтрационных процессов весьма эффективной может оказаться конструкция из жестко связанных друг с другом приборов - гироскопа и термометров. Термометрия - чувствительный «флюгер» для определения направления фильтрационных потоков. Центральный датчик, расположенный в центре потока, является сравнительным, а периферийные 4-6 датчиков определяют тепловое поле на периферии - стенке колонны (рис. 5). Область применения прибора представляется достаточно обширной:
определение асимметрии развития трещины ГРП;
характер распределения фильтрационных потоков
в нагнетательном фонде скважин;
характер распределения фильтрационных потоков
в добывающем фонде скважин;
качество вторичного вскрытия;
определение азимута прорыва нагнетаемых вод в
добывающую скважину;
поиск «застойных» зон;
• координация азимутов проводки при строительстве боковых стволов и др.;
• эффективность кислотных и других обработок.
• - периферийный датчик
• - датчик сравнения
Рис. 5. Схематичный вид прибора
2. Исследования фильтрационных потоков индикаторными методами
Методика проведения исследований:
• выбор участков залежи, нагнетательных и контрольных добывающих скважин;
• выбор трассеров (исключение интерференции);
• подготовка водных растворов индикаторов (рН - щелочная);
• закачка водных растворов индикаторов в н/скважины (6 м3);
• регулярный отбор проб жидкости из э/скважин;
• анализ проб на присутствие индикаторов;
• камеральные работы;
• составление отчета-заключения, выдача рекомендаций. Продолжительность исследований: уточняется в ходе работ. Достоинства: работы проводятся без остановки скважин.
На рис. 6 приводится обзорная схема исследуемых скважин и диаграмма распределения фильтрационных потоков, рассчитанная на основании динамики выноса индикатора по добывающим скважинам [1].
Рис. 6. Схема расположения скважин и фильтрационных полей от нагнетательных скважин
Рис. 7. Сводная динамика выноса индикатора по добывающим скважинам
Вычисляются:
1. Количество «трубок тока».
2. Масса извлеченного индикатора, %.
3. Эффективный объем, м3.
4. Производительность, м3/сут.
5. Проницаемость мкм2.
6. Гидропроводность, мкм2-см/сП.
7. Средняя скорость фильтрации, м/сут.
Рис. 8. Сравнение максимальной и средней скоростей фильтрации
Максимальные скорости фильтрации существенно отличаются от средних, причем
со временем они возрастают, происходит кинжальный прорыв и обводнение скважин.
Механизмы развития данного процесса остаются невыясненными.
Дилатансия и гидролиз известняка как механизмы формирования каналов низкого фильтрационного сопротивления
Известно, что плотные известковистые песчаники являются непроницаемыми и не являются флюидонасыщенными, что видно на образце керна, представленном на рис. 9.
Рис. 9. Керн; верх - известковистый песчаник, низ - песчаник м/з, нефтенасыщенный
Максимальные притоки были получены на границе нефтенасыщенных песчаников с плотными прослоями или же непосредственно из плотных пород [2].
При исследовании характера насыщения методом ИННК отмечалось расформирование плотных прослоев [3] (рис. 10). Это означает, что при увеличении трещиноватости и фильтрации воды произошел гидролиз известняка [4] с образованием «плывуна».
Скважина № 652 Млмонтовского месторождения -пс —ГК -НК1 -ШШК1 —мннк 2
Нотенциял -....... I 1 расформированный пллныйпрослой
Рис. 10. «Рассасывание» плотного прослоя
Из этого следует, что имеют место процессы трансформации горных пород, а именно:
• дилатансионные процессы на контакте литологических разностей - границах пласта, при первичном и вторичном вскрытии пластов с выделением энергии на границах (рис. 11);
• формирование каналов низкого фильтрационного сопротивления;
• обводнение трещиноватых прослоев с последующим «гидролизом» кальцита;
• разрушение цемента скелета и образование «плывунов»;
• переход системы в псевдоустойчивое состояние;
• синергетический переход системы через тиксотропное состояние и событие в стационарное (рис. 12).
Скважнва .№15566 ЛрниГи'кш и месторождения р1Ч ист рацпя ШЮГГОВЫХ Преобря тп.ишп
[ I м | | [Ш.|. | 11' | |> 2 '1К2 . 2 '>"1. м I 11 и | '']|и | | .1М.11111М1111М пласта ЮТй^Д - ?') N11 иг
_— ГК —ЕМ до т рф —ТМ до III рф. —,1М до III'
_- НКТ ' ЬМ после II | [|ф — ТМ ||щмо 111 ||| IМ после |||'||ф
—пс 7,0 н. о 9.« т.« п,о (г.» ш Ш мл»
— 111 ■>(, XII) 104 [ОЯ 113 'ГС
Рис. 11. Энергетический сброс на границе плотного прослоя при кумулятивной перфорации пласта
Рис. 12. Плотные прослои и их роль в фильтрационных процессах
Разработка нефтегазовых резервуаров и вызванная сейсмичность
Образование «плывунов» и синхронизация волновых процессов вызывают локальные эффекты тиксотропного поведения разрабатываемого объекта с проявлением повышенной сейсмичности. Таковы результаты техногенной трансформации подземной литогидросферы.
Выводы
1. Необходимо признать, что при техногенезе в нефтегазовых резервуарах формируется своеобразная дренажная система, влияющая на разработку объектов. Данная система представлена уплотненными известковистыми прослоями и горными породами, способными к дилатансии. И это свойство существенным образом, в зависимости от наших знаний, опыта и применяемых технологий, будет влиять на эффективность разработки.
2. Все проблемы разработки нефтегазовых резервуаров связаны с их отсутствием в модельных представлениях и с учетом латентных свойств и нюансов процессов преобразований ФГДС. К общим проблемам относятся процессы досрочного обводнения, к частным - приведенные выше примеры обводнения скважин с ГРП и боковых стволов скважин.
3. Отсутствие реального мониторинга технологических процессов и ориентация только на промысловые данные не позволяют выполнять аналитические исследования и предлагать более рациональные решения по выбору необходимых ГТМ.
4. Современные возможности позволяют оптимизировать разработку нефтегазовых резервуаров с обеспечением адекватной схемы разработки и создания практической модели расписания технологий для минимизации рисков.
5. Оптимальность применяемых методов и технологий извлечения углеводородов из «решета» ФГДС и управляемость процессов станут возможными при осуществлении действенного мониторинга. Мониторинг должен выполняться в полном объеме комплексов необходимых исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Томилин Д.А. Отчет «Контроль за процессом заводнения Западно-Малобалыкского месторождения по данным промысловых исследований». М.: ООО «Трассер контроль», 2005.
2. Лиховол Г.Д. Из истории метода опробования пластов на кабеле // НТВ «Каротажник». 2009. № 11 (198). С. 205-206.
3. Лотарев В.А., Зорина М.В., Филатова З. Дилатансия и аспекты преобразования пластовых систем // Технологии ТЭК, 2007. Август. № 4. С. 6-12.
4. Муляк В.В. Геотехнологические основы анализа и контроля разработки нефтяных месторождений по промысловым гидрогеохимическим данным: Автореф. дис.... докт. техн. наук. М.: ИПНГ РАН, 2008. 34 с.
