Результат интеллектуальной деятельности: Способ исследования низкопроницаемых коллекторов с минимальными потерями в добыче

Настоящее изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения фильтрационно-емкостных свойств низкопроницаемых пластов.

Известны способы определения пластового давления и коэффициента продуктивности скважин, основанные на экспериментальных методах восстановления давления и установившихся отборов (Щелкачев В.В. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме / Под ред. д.т.н. Ш.К. Гиматудинова. М.: Недра, 1974).

К недостаткам данного типа исследований относится их большая продолжительность.

При исследованиях на неустановившемся режиме за искомый параметр принимается давление после окончания процесса исследования на восстановление (падение) давления. Время стабилизации давления в значительной степени зависит от коллекторских свойств пласта. Для скважин со средними и низкими дебитами (приемистостями) исследования этого типа также являются длительными. Продолжительная остановка скважин ведет к потерям в добыче нефти и увеличению эксплуатационных затрат.

Известен способ определения пластового давления в добывающих и нагнетательных скважинах (АС СССР №1265303 А1, МПК Е21В 47/06, опубл. 23.10.1986), включающий закрытие скважины, регистрацию кривой восстановления давления, а также определение по формулам минимально необходимого времени закрытия скважины и пластового давления. Техническим результатом изобретения является уменьшение времени простоя скважины при исследовании. Однако для расчета пластового давления авторами используется основная формула упругого режима, которая справедлива только для определенных допущений. В частности, не учитывается влияние на кривую интерференции соседних скважин, которые изменяют динамику восстановления (падения) давления.

Также известен способ определения пластового давления в нефтяной скважине (патент РФ №2167289, МПК Е21В 47/06, опубл. БИ №14, 2001). Способ включает остановку скважины, снятие при помощи глубинного манометра кривой восстановления давления, а также текущего приращения давления на начальном участке кривой для некоторой выбранной функции и последующей ее экстраполяции до момента времени, при котором разность давлений будет равна нулю. Достоинством способа является снижение потерь добычи нефти за счет уменьшения времени снятия кривой восстановления давления.

К недостаткам относится погрешность, возникающая при экстраполяции функции за пределы интервала значений, внутри которого определялись коэффициенты функции. В связи с этим значения пластовых давлений, определенные данным способом, содержат ошибку, увеличивающуюся с уменьшением времени снятия кривой.

Известны способы определения параметров пласта и пластового давления по методу кривых восстановления давления (Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов / М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2005. - 708 с.). Метод предполагает достижение радиального режима притока к скважине и его дальнейший анализ. В полулогарифмических координатах определяют наклон прямолинейного участка, а также вычисляют экстраполированное давление и оценивают параметры пласта. Используя различные подходы (метод Хорнера, метод МБХ, метод МДХ и т.п.) в зависимости от периода работы скважины и системы разработки, рассчитывают среднее пластовое давление. Достоинством способа является сокращение длительности исследования (отсутствие необходимости дожидаться восстановления давления), хорошая точность в получаемых параметрах. Недостатком метода является значительное время ожидания выхода на псевдорадиальный режим притока в условиях низкопроницаемых пластов при наличии трещины ГРП или горизонтальном типе заканчивания скважины.

Также известен способ определения параметров пласта, называемый анализом падения добычи (Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов / М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2005. - 708 с). Суть подхода заключается в интерпретации кривых изменения дебита и давления при заданном начальном пластовом давлении. Это позволяет определить ФЕС пласта, параметры заканчивания скважины и расстояние до границ пласта. Достоинством метода является отсутствие необходимости остановки скважины, следовательно, возможность долговременного анализа эксплуатации скважины и отсутствие потерь в добыче. Недостатком метода является невозможность определения пластового давления на текущий момент, а также необходимость точного знания пластового давления на момент начала анализа.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности существующих методов исследования скважин, а также снижение потерь добычи при исследовании скважин методом кривой восстановления давления.

Поставленный результат достигается с помощью предлагаемого способа исследования низкопроницаемых коллекторов, включающего регистрацию дебита и забойного давления скважины в течение длительного периода работы скважины (не менее 6 месяцев), остановку скважины с регистрацией кривой восстановления давления, интерпретацию данных периода работы скважины, анализа добычи/давления до получения наилучшего совмещения и интерпретацию кривой восстановления давления. При этом интерпретация кривой восстановления давления и анализ добычи/давления выполняются совместно и циклически (рис. 1) до получения наилучшего совмещения кривой восстановления давления в остановленной скважине и кривой падения добычи/давления периода работы скважины с их теоретическими кривыми. При этом кривая восстановления давления является «недослеженной» (без выхода на псевдорадиальный режим притока). Интерпретация «недослеженной» кривой восстановления давления производится путем варьирования всех параметров, определяемых на ранних и средних временах и пластового давления, а значение проницаемости изменяется в узком диапазоне по первому циклу анализа добычи/давления. В свою очередь анализ добычи выполняется с варьируемыми в узком диапазоне параметрами, определяемыми на ранних и средних временах по интерпретации «недослеженной» кривой восстановления давления и варьированием значения проницаемости и пластового давления. Начальное пластовое давление при анализе добычи/давления может быть определено на основании совместной интерпретации «недослеженной» КВД и анализа добычи.

Предложенный подход имеет аналогию с методом покоординатного спуска в решении нелинейных оптимизационных задач. Суть подхода заключается в определении параметров, которые диагностируются на поздних временах (проводимость пласта, пластовое давление и т.д.) по данным снижения добычи/давления при эксплуатации скважины, а параметры, диагностируемые на ранних временах (скин-фактор, проводимость и полудлина трещины ГРП), определяют по «недослеженной» кривой восстановления давления. При этом параметры, определяемые по анализу добычи/давления на первом этапе интерпретации, фиксируются при анализе «недослеженных» кривых восстановления давления на втором этапе либо ограничиваются в узком диапазоне.

Произведен анализ чувствительности результатов совместного анализа добычи/давления и «недослеженной» кривой восстановления давления на длительность кривой восстановления давления. Были рассмотрены случаи с длительностью кривой восстановления давления от 1 до 5% от времени выхода на псевдорадиальный режим течения t_KBД. Время выхода на псевдорадиальный режим течения t_КВД рассчитывалось по формуле:

где ; и

Результаты интерпретации всех этих синтетических случаев приведены в табл. 1 и рисунке 2.

На основе анализа большого количества синтетических кривых периода работы скважины и «недослеженных» кривых восстановления давления с различными параметрами пласта, типами заканчивания скважин установлено, что минимальная необходимая длительность «недослеженной» кривой восстановления давления должна составлять не менее 3% от времени выхода на псевдорадиальный режим притока t_КВД, а также не менее времени влияния объема ствола скважины t_BCC (ВСС). Следует отметить, что ограничение 3% от длительности кривой восстановления давления, необходимой для диагностирования псевдорадиального режима течения, является критерием, пригодным для всех типов скважин при любых параметрах пласта. Для некоторых пластов/скважин, возможно, что и при меньших длительностях кривой восстановления давления будет возможен анализ данных с достаточным качеством получаемых параметров, однако рекомендуется придерживаться предлагаемого критерия. Для расчета длительности кривой восстановления давления при совместном анализе предлагается следующая формула:

По результатам проведенного анализа установлено, что ошибка в определении начального пластового давления и параметров пласта при применении предлагаемой методики составляет менее 5%.

На рис. 3-6 приведен пример практической реализации предлагаемого способа. Забойное давление в скважине регистрировалось стационарным датчиком давления. Производились каждодневные замеры дебита скважины. За период прослеживания трижды скважина останавливалась и прослеживались кривые восстановления давления, длительность которых была недостаточной для выхода на псевдорадиальный режим притока (рис. 3). На рис. 4 приведена предварительная интерпретация кривых падения добычи/давления. При этом периоды остановки скважины плохо совмещаются с теоретической кривой по давлению, а на поздних временах отсутствует совмещение по накопленному дебиту. Это вероятнее всего связано с ошибкой в заданном начальном пластовом давлении.

Диагностический график кривой восстановления давления в log-log координатах, при параметрах, полученных анализу добыч/давления, представлен на рис. 5а. Из этого рисунка видно, что совмещение теоретических и замеренных кривых отсутствует, что говорит о неверно подобранных параметрах пласта. После интерпретации цикла кривой восстановления давления получено удовлетворительное совмещение на log-log графике (рис. 5б). Путем совместной интерпретации по предложенному способу было получено полное совмещение данных по дебиту/давлению и кривых восстановления давления (рис. 6).

Результаты совместной интерпретации «недослеженной» кривой восстановления давления и анализа добычи/давления приведены в табл. 2. Стоит отметить, что проницаемость пласта подтверждена результатами интерпретации ГДИС методом кривой восстановления давления (до ГРП) в соседней скважине.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет определять величину начального пластового давления, параметры пласта и заканчивания скважины (в т.ч. проводимость и длину трещины ГРП), не дожидаясь выхода скважины на псевдорадиальный режим притока.

Использование заявленного способа по сравнению с известными способами позволит повысить достоверность определения параметров пласта, а также сократить длительность остановки скважины по сравнению с классическим прослеживанием кривой восстановления давления на 97%, вследствие чего значительно сократить потери в добыче.