Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

ном наиболее проницаемом прослое. Лучшие результаты получаются при поинтервальном ГРП, т.е. гидроразрыве каждого прослоя. При этом необходимо применение двух пакеров, спускаемых на НКТ и устанавливаемых выше и ниже намечаемого для обработки интервала.

5.Промывка скважины НКТ и водоводов водопесчаной смесью. Часто малоэффективность освоения нагнетательных скважин или малые приемистости являются результатом быстрого загрязнения поверхности пласта окалиной и твердыми частицами, приносимыми водой из водоводов.

Для их очистки водоводы и скважины промывают водопесчаной смесью (50 кг песка на 1 м3 воды) с помощью цементировочных агрегатов. При таких промывках из скважины или водовода выходит густая, черная водопесчаная смесь с ржавчиной, но через 20–30 мин, в зависимости от интенсивности прокачки, вода светлеет и содержание в ней КВЧ и железа уменьшается до следов. После таких промывок уменьшаются почти наполовину потери на трение в водоводах.

6.Нагнетание в скважину воды в течение нескольких часов под высоким давлением, превышающим нормальное давление нагнетания, в тех случаях, если коллектор имеет некоторую естественную трещиноватость. Для этого к скважине подключают три-четыре насосных агрегата и создают дополнительное давление, при котором естественные трещины в пласте расширяются и поглотительная способность скважины резко возрастает. Такая операция представляет собой упрощенный вариант ГРП, после которого в пласте происходит необратимый процесс раскрытия трещин, через которые глубоко в пласт прогоняются взвесь и глинистые осадки.

7.Предварительная обработка горячей водой или нефтью нефтяных скважин, предназначенных под нагнетание, для удаления парафиновых и смолистых накоплений в призабойных зонах. Подогрев осуществляют от паровых передвижных установок, смонтированных на автомобильном ходу.

31

elib.pstu.ru

Расход нагнетаемой воды обычно увеличивается быстрее, чем растет давление нагнетания. Другими словами, коэффициент поглотительной способности увеличивается с ростом давления нагнетания. Глубинные исследования расходомерами показали, что при этом возрастает и интервал поглощения, а следовательно, и охват пласта процессом вытеснения по толщине в результате увеличения раскрытости естественных трещин и присоединения дополнительных прослоев пласта к процессу поглощения жидкости.

Для расширения интервала поглощения иногда закачивают в скважину 2–5 м3 известковой суспензии концентрации 15 кг СаО на 1 м3 воды с последующим добавлением сульфитспиртовой барды вязкостью примерно 500·10–3 Па·с для уплотнения поглощающего прослоя. При последующем увеличении давления нагнетания таким приемом удается расширить интервал поглощения и выравнять или расширить профиль приемистости. При получении отрицательных результатов закачанная известковая суспензия растворяется слабым раствором НСl и последующей промывкой скважины.

1.6.Исследование нефтяных скважин

ипродуктивных пластов

Исследование скважин – ответственный этап при составлении проектов разработки нефтяных и газовых месторождений; при анализе, контроле и регулировании процессов, протекающих в недрах в процессе их эксплуатации. Полученная информация необходима для организации правильных, экономически оправданных процессов добычи нефти, для осуществления рациональных способов разработки месторождения, для обоснования способа добычи нефти, выбора оборудования скважины, для установления наиболее экономичного режима работы этого оборудования при высоком коэффициенте полезного действия.

32

elib.pstu.ru

В процессе добычи нефти условия в нефтяной залежи постоянно меняются. Продукция скважин обводняется, падает пластовое давление, изменяется газовый фактор. Исследование скважин позволяет постоянно получать обновляющуюся информацию о скважинах и пластах.

Основную информацию о состоянии скважины и призабойной зоны можно использовать для решения двух основных задач. Первая заключается в определении эффективности гео- лого-технического мероприятия на скважине, например, гидроразрыва пласта, сравнением результатов исследования до и после мероприятия. Вторая задача связана с оценкой текущего состояния системы призабойная зона – скважина. В процессе эксплуатации происходит изменение ее характеристик, вызванное различными причинами: отложениями парафина в призабойной зоне и подъемных трубах, накоплением воды на забое скважины, образованием песчаных пробок и др. Контролирование состояния скважины и диагностирование возможных причин снижения ее продуктивности на основе результатов исследований позволяют своевременно и целенаправленно проводить необходимые геолого-технические мероприятия.

Для решения этих задач применяют комплекс методов исследования скважин: геофизические, гидродинамические, дебитометрические и термодинамические исследования.

Геофизические методы исследования основаны на физических явлениях, происходящих в горных породах и жидкостях при взаимодействии их со скважинной жидкостью и при воздействии на них радиоактивного искусственного облучения или ультразвука. Эти методы дают информацию о параметрах горных пород и изменении их в процессе эксплуатации месторождения. Так как эти методы, их теоретическое обоснование и техника осуществления основаны на знаниях специальных предметов, поэтому они осуществляются геофизическими организациями, имеющими специально обученный персонал, оборудование и аппаратуру. К геофизическим исследованиям

33

elib.pstu.ru

скважин относятся различного рода каротажи, т.е. прослеживание за изменением какой-то величины по стволу скважины с помощью специальной аппаратуры [2, 18].

Электрокаротаж позволяет проследить за изменением электрического поля в результате взаимодействия скважинной жидкости с породой. Разновидности электрического каротажа – боковой каротаж, микрокаротаж, индукционный каротаж – позволяют определить положение кровли и подошвы коллекторов, нефтенасыщенные пропластки и другую информацию о породах.

Радиоактивный каротаж основан на радиоактивных процессах, происходящих в ядрах атомов горных пород и жидкостей. Наиболее часто применяемым является гамма-каротаж, который позволяет дифференцировать породы по интенсивности естественной радиоактивности. Косвенно гамма-каротаж позволяет определить пористость коллекторов, а также обнаружить поступление воды в скважину.

Нейтронный каротаж основан на взаимодействии нейтронов с ядрами элементов горных пород. Этот каротаж дает дополнительную информацию о коллекторе и пластовых жидкостях.

Акустический каротаж – это определение упругих свойств горных пород, который применяется для контроля цементного кольца и технического состояния скважины.

Другие виды каротажа: кавернометрия – измерение диаметра необсаженной скважины вдоль ствола, что позволяет уточнить положение проницаемых и непроницаемых пород; термокаротаж – изучение распределения температуры по стволу скважины, что позволяет получить информацию о теплоемкости и теплопроводности пластов, местоположении газонефтяного контакта, дефекте в обсадной колонне, зоне поглощения воды и газа при закачке.

Гидродинамические методы исследований основаны на законах притока жидкости к забою скважины. Выделяют два

34

elib.pstu.ru

основных гидродинамических метода исследований скважин: на установившихся и на неустановившихся отборах.

Метод установившихся отборов применим для скважин с высокими устойчивыми дебитами и предусматривает проведение замеров на 4–5 установившихся режимах. Отработка скважины, как правило, проводится на штуцерах с различными диаметрами. При каждом режиме измеряют забойное давление, дебиты жидкой и газообразной фаз пластового флюида, обводненности и др. Режим считается установившимся, если дебит и депрессия на пласт остаются постоянными.

Основными определяемыми параметрами являются пластовое давление и коэффициент продуктивности. Для более полной оценки фильтрационных характеристик пласта необходимо комплексирование этого метода с методом неустановившихся режимов в остановленной скважине.

После измерения дебита (q) и забойного давления (Рз) (при известном Рпл) на нескольких установившихся режимах строят график, называемый индикаторной диаграммой

(рис. 1.6).

Рис. 1.6. Индикаторная диаграмма нефтяной скважины

35

elib.pstu.ru

Если фильтрация жидкости в пласте подчиняется линейному закону и все режимы, соответствующие точкам на рис. 1.6, установившиеся, в координатах q и ∆Рпл получаем прямую линию, выходящую под углом из начала координат. Для любой точки на графике отношение q/∆Pпл – величина постоянная, в соответствии с работой [17] это отношение – коэффициент продуктивности.

Возможно отклонение индикаторной диаграммы от прямой линии в случае:

1)разгазирования жидкости в призабойной зоне скважины

имногофазной фильтрации;

2)включения в работу ранее не дренировавшихся пропла-

стков:

• по причине больших капиллярных давлений,

• в случае их более низких пластовых давлений (проницаемости и т.п.),

• из-за различия параметров флюидов их насыщающих;

3)если скважина вскрыла систему сообщающихся трещин; чем выше депрессия, тем больше трещины смыкаются

иснижается коэффициент продуктивности;

4)подтягивания в скважину воды (подошвенная, поступившая в пласт при бурении и запертая). Происходит изменение фазовой проницаемости для нефти и воды и суммарная проницаемость по жидкости также снижается;

5)влияния инерционных процессов.

Исследования скважин при неустановившихся (нестацио-

нарных) режимах фильтрации заключаются в снятии и обработке кривых нарастания (восстановления) забойного давления (КВД) после остановки скважины. Технология проведения исследований заключается в следующем: скважину, работающую с постоянным дебитом q, закрывают на устье и снимают кривую изменения нарастания давления в затрубном пространстве в зависимости от времени. Забойное давление определяют по давлению на устье расчетным путем, но предпочтительнее

36

elib.pstu.ru

снимать кривые нарастания забойного давления с помощью дифференциальных, глубинных манометров. Снятие КВД на забое предпочтительно во всех случаях, особенно в высокодебитных скважинах, работающих с малыми депрессиями и вскрывающих пласт с высокой температурой.

По результатам обработки исследований скважин определятся различные параметры призабойной зоны пласта, включая проницаемость, скин-фактор, пластовое давление и др. Существует достаточно большое число методик по обработке результатов исследований скважин на неустановившихся режимах, которые подробно описаны в работах [3, 4, 15, 16].

Потокометрические исследования в добывающих и на-

гнетательных скважинах. Для уточнения положения, мощности и вертикальной неоднородности коллекторов, определения эффективности перфорации, гидроразрыва, солянокислотной обработки, оценки коэффициента продуктивности отдельных прослоев, а также для решения других задач в разрезе, вскрытом эксплуатационной скважиной, необходимо выделить интервалы, отдающие жидкость, определить дебит из каждого пласта. В нагнетательных скважинах соответственно необходимо выделить интервалы, принимающие жидкость, и определить объем жидкости, поглощаемой каждым интервалом.

Аналогичные исследования необходимо проводить также до и после мероприятий по интенсификации пластов (солянокислотной обработки, гидроразрыва, дополнительной перфорации, и т.п.) с целью выяснения эффективности обработки.

В результате исследований получают график изменения суммарного (для всех пластов ниже заданной глубины) или поинтервального дебитов по глубине скважины, называемых профилями притока (поглощения) жидкости или газа (рис. 1.7).

Профили притока получают следующими методами:

1) измерением скорости движения жидкости в стволе скважины с помощью специальных приборов, называемых дебито-

37

elib.pstu.ru

пературы на малой глубине. Суточные колебания температуры затухают на глубине не менее 1 м, а газовые – на глубине ≈15 м. Этот уровень называют нейтральным слоем, ниже которого температура постоянна и равномерно нарастает от действия теплового потока, идущего из глубины земли. Мощность этого теплового потока q связана простым соотношением с те-

плопроводностью λ и температурным градиентом Г = dTdx (где dT – изменение температуры в интервале dx):

q = λ dTdx .

Температурный градиент земли для различных геологических районов отличается и в среднем Г ≈ 0,03 °С/м. Естественное распределение температуры в неработающей скважине – это естественная геотерма. Термограмма – распределение температуры в работающей скважине имеет отклонения от геотермы, которые связаны с термодинамическими и гидродинамическими процессами, происходящими в продуктивном пласте.

В настоящее время имеются скважинные термометры – дебитомеры. Основанные на принципе охлаждения нагретой электротоком спирали, омываемой потоком жидкости. Чем больше расход жидкости, тем интенсивнее понижается температура спирали. Таким образом, можно экспериментально установить зависимость между температурой спирали и расходом жидкости. С помощью термодебитомера снимаются 2 термограммы: первая – обычная, когда нагретая спираль подвергается воздействию потока жидкости; вторая – геотерма в остановленной скважине.

По разности показаний этих двух термограмм с помощью калибровочных кривых определяется изменение расхода жидкости вдоль исследуемого интервала.

39

elib.pstu.ru

Но это еще не все возможности термометрических исследований. Изучение изменения температуры на забое скважины при изменении ее режима работы позволяет проводить термозондирование пласта для определения его параметров. Эти исследования также можно применять и для изучения газовых скважин.

По результатам термодинамических исследований скважин строится распределение температуры вдоль ствола скважины. При известных параметрах добываемых флюидов и температуре кристаллизации из них тяжелых углеводородов (асфальтены, смолы, парафины) возможно спрогнозировать глубину начала их отложений на глубинно-насосном оборудовании.

40

elib.pstu.ru