Способ газодинамического исследования скважины для низкопроницаемых коллекторов

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при проведении газодинамических исследований (ГДИ) скважин на месторождениях с низкими фильтрационно-емкостными свойствами.

Из уровня техники известен способ исследования газовых скважин на стационарных режимах фильтрации (Гриценко А.И., Алиев З.С., Ермилов О.М., Ремизов В.В., Зотов Г.А., Руководство по исследованию скважин. - М.: Наука, 1995, с. 186-188), в котором на примере скважины, испытанной на семи режимах, графическим методом определены коэффициенты фильтрационных сопротивлений А и В. Для каждого режима исследования скважины по полученным значениям определяют отношения разности квадратов пластового (Р_пл) и забойного давлений (Р_з) к дебиту (Q) и строят графики зависимости от дебита (индикаторные кривые), где Р_пл - постоянная величина во время проведения ГДИ. Коэффициент фильтрационного сопротивления А определяют как отрезок, отсекаемый полученной прямой на вертикальной оси. Коэффициент фильтрационного сопротивления В определяют как тангенс угла наклона прямой к горизонтальной оси. Недостаток данного способа состоит в том, что для определения коэффициентов фильтрационных сопротивлений А и В при исследовании скважин необходимо измерять значения пластового давления, что требует много времени при исследовании скважин, вскрывающих коллектор с низкими фильтрационно-емкостными свойствами. Процесс восстановления пластового давления для таких коллекторов составляет от 1 до 13 месяцев, а экспериментальный материал набирается в течение длительного времени - от 1 до 3 лет.

Известен способ газодинамического исследования скважины (см. патент РФ №2527525 C1, опубл. 10.09.2014, кл. Е21B 47/00). Согласно известному способу проводят текущие измерения пластового и забойного давлений и дебита газа на установившихся режимах работы скважины с последующим нормированием результатов измерений путем перевода в безразмерные единицы. Определяют нормированные коэффициенты фильтрационных сопротивлений исследования и дополнительно определяют поправочный коэффициент. Рассчитывают нормированный дебит для каждого режима по коэффициентам фильтрационных сопротивлений без учета и с учетом поправочного коэффициента. Рассчитывают показатель отклонения дебита для каждого режима, анализируют полученные результаты и делают вывод о достоверности проведенных измерений на каждом режиме. Если показатель отклонения дебита для каждого режима не превышает 5%, то результаты измерений признают достоверными. Затем приводят нормированные коэффициенты фильтрационных сопротивлений к размерному виду и исследования прекращают. Если показатель отклонения дебита для одного или нескольких режимов превышает 5%, то результаты измерений на данных режимах признают недостоверными и проводят повторные измерения на указанных режимах с последующей обработкой результатов измерений. Известное решение направлено на повышение эффективности проведения газодинамических исследований. Известный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что для определения коэффициентов фильтрационных сопротивлений необходимо знание величины пластового давления, определение которой, в случае коллектора с низкими фильтрационно-емкостными свойствами, проблематично, так как процесс восстановления пластового давления при проведении исследований долгосрочен, вследствие чего повторные измерения приведут к значительному увеличению времени проведения исследования скважины, а также трудовым и материальным затратам.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в разработке способа газодинамического исследования скважин, вскрывших низкопроницаемый коллектор, лишенного указанного недостатка.

Технический результат, достигаемый предлагаемым решением, заключается в повышении эффективности проведения газодинамических исследований за счет снижения затрат рабочего времени на проведение исследования и повышения точности получаемых результатов.

Предлагаемый способ газодинамического исследования скважины, вскрывшей низкопроницаемый коллектор, заключается в следующем: измеряют дебит Q_i и забойное давление P_зi скважины на i=1, 2, 3, …n различных режимах ГДИ в течение произвольного τ_i - временного интервала между i-м и начальным (при τ₁=0) режимами исследований; пластовое давление скважины принимают идентичным измеренному пластовому давлению в ближайшей наблюдательной скважине, находящейся в зоне дренирования скважины; по результатам измерений пластового давления в наблюдательной скважине определяют коэффициент α_н, характеризующий изменение пластового давления во время проведения ГДИ, решая уравнение:

где Р_плн1 - пластовое давление, измеренное в наблюдательной скважине на начальном режиме исследования при τ_н1=0;

τ_нj - временной интервал между j-м (j=1, 2, 3, …m) и начальным режимами проведения ГДИ наблюдательной скважины;

коэффициент α, характеризующий изменение пластового давления исследуемой скважины, принимают равным упомянутому коэффициенту учитывая измеренные дебит Q_i и забойное давление Р_зi, а также что пластовое давление P_плi на i-ом режиме ГДИ скважины равно:

,

где Р_пл1 - пластовое давление скважины при проведении ГДИ на начальном режиме (i=1),

вычисляют искомые коэффициенты фильтрационного сопротивления А и В.

На фиг. 1, 2 приведены графики, иллюстрирующие примеры осуществления изобретения. На фиг. 1 приведен график зависимости вычисленных значений логарифма пластового давления для наблюдательной скважины Астраханского газоконденсатного месторождения (lnP_плнj) от временного интервала между j-м и начальным режимами исследований (τ_н1). Результаты измерений занесены в таблицу 1. На фиг. 2 представлен график зависимости параметров Y от X, позволяющих определить значения искомых фильтрационных коэффициентов А и В для скважины 602 Астраханского газоконденсатного месторождения. Результаты измеренных и вычисленных значений, полученных в ходе проведения исследований, приведены в таблице 2.

При проведении ГДИ оценку притока газа к исследуемой скважине и дебит (Q) при стационарных режимах определяют из уравнения:

где Р_пл - пластовое давление;

Р_з - забойное давление;

А и В - коэффициенты фильтрационных сопротивлений;

Q - дебит скважины.

При каждом режиме работы скважины, как правило, определяют дебит, пластовое и забойное давление. ГДИ скважин проводят на нескольких режимах, которые различаются разными величинами дебита и соответствующими им значениями забойного давления.

Пластовое давление исследуемой скважины P_плi для каждого i-го режима может быть представлено в следующем виде:

где Q_i - дебит на i-м режиме;

P_плi - пластовое давление на i-м режиме;

P_зi - забойное давление на i-м режиме;

i - номер режима, i=1, 2, 3, …n проведения ГДИ.

Согласно предлагаемому изобретению при проведении ГДИ скважин, вскрывающих коллекторы с низкими фильтрационно-емкостными свойствами, пластовое давление предлагается определять путем проведения его измерений в ближайшей наблюдательной скважине, находящейся в зоне дренирования исследуемой скважины.

ГДИ на скважине выполняют следующим образом.

Для исследуемой скважины при проведении ГДИ измеряют дебит и забойное давление на n различных режимах в i-ые произвольные временные интервалы τ_i между i-м и начальным режимами исследований. За начальный временной интервал принимают временной интервал проведения первого исследования τ_i=0. Временной интервал проведения исследований на каждом режиме выбирают произвольно. Количество режимов может быть также неограниченным. Для исследуемой скважины составляют систему уравнений, связывающую измеренные величины дебита, пластового и забойного давлений:

Во время проведения ГДИ выполняют также измерения пластового давления в ближайшей наблюдательной скважине, находящейся в зоне дренирования скважины, для которой проводят исследования. Измерения пластового давления в наблюдательной скважине выполняют в произвольные моменты времени, которые могут и не совпадать с моментами выполнения замеров на скважине, где проводят ГДИ. Всего для ближайшей наблюдательной скважины проводят m измерений пластового давления Р_плнj в различные моменты времени τ_нj.

Целесообразно представить пластовое давление Р_плнj для наблюдательной скважины в произвольные временные интервалы τ_нj через пластовое давление (Р_плн1), определенное в первом режиме измерения (j=1):

где τ_н1=0.

Используя измеренные значения Р_плнj во временные интервалы τ_нj, далее определяют значение коэффициента α, который характеризует изменение пластового давления продуктивной залежи в зоне нахождения наблюдательной и исследуемой скважин.

Для нахождения фильтрационных коэффициентов А и В из системы уравнений (3) поступают следующим образом.

Значения пластовых давлений, входящие в систему уравнений (3), записывают в виде:

где Р_пл1 - пластовое давление при проведении исследования скважины на первом режиме (i=1) во временном интервале τ₁, принятом за начальный (τ₁=0), при проведении ГДИ скважины;

τ_i - интервал между i-м и начальным режимами исследований.

Подставляя в систему уравнений (3) значения Р_плi, из формулы (5) получим систему уравнений:

для которой значения забойных давлений P_зi, дебитов скважины Q_i при исследованиях на каждом из n режимов интервалов между режимами исследований τ_i (i-м и первым измерениями), входящие в уравнения системы (6), предварительно измерены. Значение коэффициента α определяют на основании замеров пластового давления в наблюдательной скважине и используют для определения коэффициентов А и В исследуемой скважины.

Выражая из первого уравнения системы (6) и подставляя данное выражение во все уравнения этой системы, получим:

Введем обозначения:

где i=2, 3, 4, …, n.

Система (7) может быть записана в виде

где i=2, 3, …n.

Система уравнений (10) может быть решена графическим методом или методом наименьших квадратов. Результатом решения является определение коэффициентов фильтрационных сопротивлений А и В.

Предлагаемый способ ГДИ исследуемой скважины, вскрывшей низкопроницаемые коллекторы, может быть проиллюстрирован на примере его осуществления, апробированном на скважине 602 Астраханского газоконденсатного месторождения.

Для определения коэффициента α замеряли пластовое давление Р_плнj в наблюдательной скважине в различные временные интервалы τ_нj. За начальный временной интервал принято τ_н1=0. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Логарифмируя обе части уравнения (4), получим

Вычисленные значения lnР_плнj для наблюдательной скважины занесены в таблицу 1, в которой приведены соответствующие результаты измерений пластового давления Р_плнj и данные временных интервалов между j-м и начальным режимами ГДИ τ_нj.

По графику зависимости lnР_плнj от τ_нj (фиг. 1) определяют значение коэффициента α_н для наблюдательной скважины как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс. Значение α_н может быть также найдено, например, методом наименьших квадратов (см. Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконденсатных скважин, под ред. Ю.П. Коротаева, Г.А. Зотова, З.С.Алиева. - М.: Недра, 1971. - 208 с.). Для скважины 602 Астраханского газоконденсатного месторождения определено значение α (равно 7,0⋅10^-5 сут^-1).

Для исследуемой скважины ГДИ проводились на различных режимах в произвольные временные интервалы τ_i между i-м и начальным режимами исследований. При этом на каждом из режимов проведены замеры P_зi и дебита исследуемой скважины Q_i. Коэффициент α, характеризующий изменение пластового давления исследуемой скважины, приняли равным коэффициенту α_н, характеризующему изменение пластового давления в наблюдательной скважине.

По формулам (8) и (9) с учетом полученного значения α определили значения Х_i и Y_i, которые также занесены в таблицу 2.

Затем строят график зависимости Y от X (см. фиг. 2).

Данная зависимость (10) является линейной. Пересечение прямой (см. фиг. 2) с осью ординат позволяет определить значение фильтрационного коэффициента А (в нашем случае А=1,01 МПа²⋅сут/тыс.м³). Значение фильтрационного коэффициента В определяется как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс (в нашем случае В=0,0010 МПа²/(тыс.м³⋅сут)²).

Значения X_i и Y_i, приведенные в таблице 2, с учетом (10) Y_i=A+BX_i по графику (фиг. 2) определяют фильтрационные коэффициенты А и В, которые также могут быть определены методом наименьших квадратов.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает достоверность результатов обработки данных ГДИ низкопроницаемого, неоднородного продуктивного коллектора на стационарных режимах, при которых допускается возможность неполного восстановления пластового давления, без определения его значения в скважинах, где проводятся исследования.

С помощью предлагаемого способа также обеспечивается снижение числа замеров пластового давления и сокращается время проведения ГДИ на стационарных режимах фильтрации, что актуально при проведении исследований скважин на месторождениях, имеющих коллекторы с низкими фильтрационно-емкостными свойствами и осложненных длительным периодом восстановления пластового давления.