СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ИСПЫТАНИЙ СВАБИРОВАНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЛИНЕЙНОЙ РЕГРЕССИИ Российский патент 2013 года по МПК E21B43/25 E21B47/06 

Уровень техники изобретения

Существуют три главных фазы, которые выполняются для получения углеводородов из заданного месторождения или конкретной скважины. Фазами являются разведка, оценка и добыча. Во время разведки идентифицируются один или более подземных объемов (т.е. пластов-коллекторов), которые могут включать в себя флюиды в экономически выгодном количестве.

После успешной разведки проводится фаза оценки. Во время фазы оценки выполняются такие операции, как бурение скважин для определения размера нефтяного или газового месторождения и того, как разрабатывать нефтяное и газовое месторождение. После завершения фазы оценки инициируется фаза добычи. Во время фазы добычи добываются флюиды из нефтяного или газового месторождения.

Более конкретно, фаза добычи включает в себя добычу флюидов из пласта-коллектора. Посредством буровой операции создается ствол скважины, который проникает в пласт-коллектор. После завершения буровой операции и формирования ствола скважины, в ствол скважины устанавливается завершающее оборудование, которое усиливается обсадной колонной для целей добычи. Обсадная колонна перфорируется на глубине, соответствующей пласту-коллектору, и флюидам в пласте-коллекторе позволяется вытекать из пласта-коллектора в наземные добывающие установки. В конце буровой операции проводится анализ для определения потенциала добычи углеводородов из пласта-коллектора. Одним фактором в определении потенциала добычи углеводородов из пласта-коллектора является проницаемость.

В разных частях мира испытание свабированием является обычной техникой, используемой компаниями для стимуляции потока флюида из пласта-коллектора в ствол скважины в пластах-коллекторах, в котором это не происходит естественным образом. Когда в стволе скважины используется испытание свабированием, обычные способы анализа измерений давления, взятых в стволе скважины, включающие в себя, но не ограниченные ими, полулогарифмическую кривую, горизонтальную линию двойного логарифма, алгоритмы вычисления свертки, обычный анализ неустановившегося давления могут не использоваться вследствие того, что скорость потока флюида во время испытания свабированием не является постоянной.

Сущность изобретения

В основном, в одном аспекте, изобретение относится к способу увеличения добычи в пласте-коллекторе. Способ включает в себя этапы, на которых выполняют испытание свабированием на глубине в трубе, при этом трубу располагают в стволе скважины и при этом часть ствола скважины располагают внутри пласта-коллектора, периодически измеряют, во время испытания свабированием, давление в нижней части трубы с использованием манометра для получения множества измерений давления, при этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы и определяют множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу, с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления.

В основном, в одном аспекте, изобретение относится к считываемому компьютером носителю, заключающему в себе инструкции, исполняемые компьютером для выполнения способа, причем инструкции включают в себя функциональные возможности, чтобы выполнять испытание свабированием на глубине в трубе, при этом трубу располагают в стволе скважины и при этом часть ствола скважины располагают внутри пласта-коллектора, периодически измерять, во время испытания свабированием, давление в нижней части трубы с использованием манометра для получения множества измерений давления, при этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы, и определять множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления, и генерировать модель пласта-коллектора с использованием множества скоростей потока флюида, при этом модель используют для определения потенциала добычи пласта-коллектора.

В основном, в одном аспекте, изобретение относится к считываемому компьютером носителю, заключающему в себе инструкции, исполняемые компьютером для выполнения способа, причем инструкции включают в себя функциональные возможности, чтобы выполнять испытание свабированием на глубине в трубе, при этом трубу располагают в стволе скважины, периодически измерять, во время испытания свабированием, давление в нижней части трубы с использованием манометра для получения множества измерений давления, при этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы, и определять множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу, с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления, и определять проницаемость пласта-коллектора с использованием нелинейной регрессионной модели и множества скоростей потока, и определять операцию для выполнения, используя проницаемость, для увеличения добычи углеводорода в пласте-коллекторе, при этом операция содержит, по меньшей мере, одну из группы, состоящей из бурения дополнительного ствола скважины, бурения ответвления в стволе скважины, разрыва пласта и установки и функционирования добывающего оборудования.

Другие аспекты изобретения станут понятны из следующего описания и прилагающейся формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает добычу из пласта-коллектора в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.2 изображает буровую операцию в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.3 изображает испытание свабированием в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.4 изображает блок-схему последовательности операций способа интерпретации испытания свабированием в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.5 изображает пример графика показаний давления во время испытания свабированием в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.6 изображает пример результатов давления из регрессивного анализа в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.7 изображает пример результатов скорости потока из регрессионного анализа в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Фиг.8 изображает пример выхода из регрессионного анализа в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения.

Подробное описание

А теперь будут рассмотрены в подробностях конкретные варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагающиеся чертежи. Одинаковые элементы в различных чертежах обозначены одинаковыми ссылочными номерами для целостности.

В следующем подробном описании вариантов осуществления изобретения многочисленные конкретные подробности изложены для того, чтобы обеспечивать большее понимание изобретения. Однако специалистам в данной области техники станет понятно, что изобретение может использоваться без этих конкретных подробностей. В других примерах хорошо известные признаки не были подробно описаны во избежание излишнего усложнения описания.

В основном, варианты осуществления изобретения относятся к способу и системе вычисления проводимости скважины и улучшения прогнозирования для добычи углеводородов из пласта-коллектора. Более конкретно, варианты осуществления изобретения относятся к способу и системе определения скорости потока из пласта-коллектора во время испытания свабированием. В дополнение, варианты осуществления изобретения относятся к экономичным и эффективным способу и системе, использующим нелинейные регрессивные модели, для определения проницаемости скважины, которая подверглась испытанию свабированием.

Как изображено на Фиг.1, флюиды добываются из пласта-коллектора (100). Пласт-коллектор (100) становится доступным посредством бурения ствола (106) скважины через один или более пластов (102), где ствол (106) скважины пересекает пласт-коллектор (100). Ствол (106) скважины создается буровой операцией (108). Испытание свабированием, как показано на Фиг.3 и описано ниже, может быть проведено для оценки потенциала добычи пласта-коллектора (100) во время завершения скважины, когда ствол (106) скважины усиливается обсадной колонной, часто трубой большого диаметра, усиленной цементом.

Фиг.2 изображает диаграмму буровой операции, в которой буровая установка (201) используется для вращения бурового долота (250), подсоединенного к дальнему концу буровой трубы (240) в стволе (245) скважины. Буровая операция может быть использована для обеспечения доступа к пластам-коллекторам, содержащим в себе флюиды, такие как нефть, природный газ, вода и любой другой тип материала, получаемого посредством бурения. Несмотря на то, что буровая операция, показанная на Фиг.2, относится к бурению непосредственно в каждом пласте с поверхности земли, специалистам в данной области техники будет понятно, что также существуют другие типы буровых операций, такие как озерное бурение или глубоководное бурение.

Как изображено на фиг.2, вращательная энергия, генерируемая роторным столом (225), передается из буровой установки (201) к буровому долоту (250) через буровую трубу (240). Далее, буровой флюид (также известный как буровой раствор) передается через центральную полость буровых труб (240) к буровому долоту (250) и вверх по кольцеобразному зазору (252) буровой трубы (240), вынося наружу буровой шлам (части породы, срезанные буровым долотом (250)). Определенно, используется насос (280) бурового раствора для передачи бурового раствора через вертикальную трубу (260), гибкую трубу (255) и ведущую трубу (220) в буровую трубу (240). Для уменьшения вероятности прорыва противовыбросовое оборудование (230) может быть использовано для управления давлением флюида в стволе (245) скважины. Далее, ствол (245) скважины может быть усилен с использованием одной или более обсадных колонн (235) для предотвращения обрушения вследствие прорыва или других сил, действующих на ствол (245) скважины. Буровая установка (201) может также включать в себя кронблок (205), талевый блок (210), вертлюг (215) и другие компоненты, которые не показаны.

Вернувшийся на поверхность из ствола (245) скважины буровой раствор направляется в оборудование для обработки бурового раствора через линию (265) возврата бурового раствора. Например, буровой раствор может быть направлен в вибросито (270), сконфигурированное для удаления твердых частиц из бурового раствора. Удаленные твердые частицы перемещаются в резервный отстойник (275), в то время как буровой раствор помещается в отстойник (290) для бурового раствора. Насос (280) бурового раствора перекачивает отфильтрованный буровой раствор из отстойника (290) для бурового раствора по линии (285) забора бурового раствора и повторно закачивает отфильтрованный буровой раствор в буровую установку (201). Специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть использованы другие устройства для обработки бурового раствора, такие как дегазатор, пескоотделитель, илоотделитель, центрифуга и смесительная воронка. Далее, буровая операция может включать в себя другие типы буровых компонентов, используемых для таких задач, как разработка флюида, имитация бурения, управление давлением, очистка ствола скважины и управление отходами.

Во время операций завершения оборудование устанавливается в скважину для изоляции различных пластов и для направления флюидов, таких как нефть, газ или конденсат, на поверхность. Завершающее оборудование может включать в себя оборудование для предотвращения проникновения песка в ствол скважины или для облегчения подъема флюидов на поверхность, если собственное или приложенное давление пласта-коллектора является недостаточным. Ствол скважины часто усиливается обсадной колонной, обычно трубой большого диаметра, усиленной цементом. Испытание свабированием является примером операции, которая выполняется, когда скважина завершается.

Фиг.3 показывает испытание свабированием в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения. Испытание свабированием для завершенной скважины (300) обычно включает в себя: (i) кабель (302); (ii) свабирующий инструмент (314); (iii) трубу (310); (iv) обсадную колонну (304); (v) манометр (316); (vi) пакер (318); (vii) пробку (324); (viii) флюид (например, флюид A (311) и/или флюид В (312)); (ix) перфорации (322); (x) пласт-коллектор (320) и (xi) газ (например, газ A (308), газ B (326), газ С (328)). Каждый из этих компонентов описывается ниже.

Как показано на Фиг.3, секция завершенной скважины изолируется с использованием пробки (324) для изоляции нижней части изолированной области и пакера (318) для изоляции верхней части изолированной области. Пробка (324) является твердым предметом, который полностью прилегает ко всей периферии внутренней стенки обсадной колонны (304). Пакер (318), в отличие от пробки (324), включает в себя некоторое отверстие (часто круглое), проходящее по его центру. Труба (310) ориентирована так, что является совмещенной с отверстием в пакере (318). В одном или более вариантах осуществления изобретения манометр (316) размещен на внутренней стенке трубы около нижней части трубы. В одном или более вариантах осуществления изобретения манометр является прикрепленным к внутренней стенке трубы с использованием техник, хорошо известных в данной области техники. Далее, положение манометра (316) относительно конца трубы (310) может меняться в зависимости от реализации. В одном или более вариантах осуществления изобретения манометр (316) расположен на внутренней стенке трубы так, что он не соприкасается со свабирующим инструментом (314).

В одном или более вариантах осуществления, перед началом испытания свабированием, свабирующий инструмент (314) опускается к нижнему концу трубы (310) и занимает положение внутри трубы (310) прямо над манометром (316). Часть свабирующего инструмента (314) сконфигурирована для расширения приблизительно до диаметра внутренней стенки трубы (310) во время перемещения в одном направлении. Конкретно, свабирующий инструмент (314) ориентирован для подъема флюида (например, флюида A (311)), расположенного над свабирующим инструментом (314), вверх по трубе (310) к поверхности (306). Свабирующий инструмент (314) может включать в себя запорный клапан (не показан), который позволяет флюиду течь через свабирующий инструмент (314), когда свабирующий инструмент (314) опускается в трубу (310). В этом примере некоторый флюид (например, флюид A (311)) нагнетается вверх по трубе (310) над свабирующим инструментом (314), когда свабирующий инструмент (314) опускается в положение в нижней части трубы (316). Специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть использованы другие флюиды, но не ограниченные ими, завершающий флюид, пласт-коллекторный флюид (например, углеводороды и так далее), другой флюид или любая их комбинация.

После начала испытания свабированием свабирующий инструмент (314) вытягивается в направлении к поверхности (306) посредством кабеля (302). Кабель (302) подсоединен к устройству (не показано) на поверхности, например, к лебедке, для осуществления подъема и спуска кабеля (302) с управляемой скоростью. Как обсуждалось выше, свабирующий инструмент (314) вытягивается в направлении поверхности (306), и флюид (например, флюид A (311)) поднимается по трубе (310), что снижает давление в нижней части трубы (310). Поскольку давление внизу трубы (310) уменьшается, давление на пласт-коллектор (320) также уменьшается, что позволяет флюиду (например, флюид B (312)) в пласте-коллекторе (320) поступать в обсадную колонну (304). Как только флюид (например, флюид В (312)) в пласте-коллекторе (320) поступает в обсадную колонну (304), давление на нижнюю часть трубы (310) увеличивается, увеличивая показания давления манометром (316). В одном или более вариантах осуществления изобретения флюид (например, флюид B (312)) течет из пласта-коллектора (320) через перфорации (322) в обсадную колонну (304).

В определенных ситуациях газовый мешок (газ C (328)), который может включать в себя, но не ограничен им, воздух, может занимать пространство между нижней стороной свабирующего инструмента (314) и флюидом (например, флюидом B (312)) в трубе (310) по мере подъема свабирующего инструмента (314) по направлению к поверхности (306). Другой газовый мешок (газ A (308)), который может быть тем же газом, что и газовый мешок (газ C (328)), может занимать пространство между внутренней стенкой обсадной колонны (304) и внешней стенкой трубы (310) над пакером (318). В дополнение, другой газовый мешок (газ B (326)) может занимать пространство над флюидом (например, флюидом B (312)), выталкиваемым на поверхность (306) свабирующим инструментом (314) внутри трубы (310). Во всех местах, которые занимает газовый мешок (например, газ A (308) газ B (326), газ C (328)), газ (например, газ A (308), газ B (326), газ C (328)) может присутствовать естественным образом в окружающей среде, или газ (например, газ A (308), газ B (326), газ C (328)) может быть специфическим типом газа, который нагнетается в это место.

Продолжая обсуждение Фиг.3, где по мере достижения свабирующим инструментом (314) поверхности (306) большее количество флюида (например, флюида A (311)) поступает в трубу (310) за свабирующим инструментом (314) и это увеличение количества флюида (например, флюида A (311) и/или флюида B (312)) увеличивает давление, фиксируемое манометром (316). Как только свабирующий инструмент (314) достигает поверхности, флюид (например, флюид A (311) и/или флюид B (312)), который тек вверх, собирается и затем может быть проанализирован. Дополнительные испытания свабированием могут быть проведены или на той же глубине в завершенной скважине (300), или на другой глубине в завершенной скважине (300). Далее, каждое испытание свабированием может иметь несколько проходов. В одном или более вариантах осуществления изобретения, если испытание свабированием выполняется на различных глубинах, глубина пробки (324) и пакера (318) в трубе может быть скорректирована, и созданы дополнительные перфорации в нужных местах перед началом дополнительных испытаний свабированием.

Фиг.4 изображает блок-схему последовательности операций способа интерпретации испытания свабированием в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения. Несмотря на то, что различные этапы в этой блок-схеме последовательности операций способа представлены и описаны последовательно, специалисту в данной области техники будет понятно, что некоторые или все из этапов могут быть выполнены в различных порядках, могут быть скомбинированы или пропущены, и что некоторые или все из этапов могут быть выполнены параллельно. В дополнение, специалисту в данной области техники будет понятно, что другие этапы, пропущенные на Фиг.4, могут быть включены в один или более вариантов осуществления этой блок-схемы последовательности операций способа. Соответственно, конкретное расположение этапов, показанное на Фиг.4, не должно расцениваться как ограничивающее объем изобретения.

На этапе 400 идентифицируется добывающая скважина. В одном или более вариантах осуществления изобретения добывающая скважина не производит ожидаемого уровня углеводородов. Определение того, какие ожидаемые уровни добычи должны быть для добывающей скважины, обычно делается раньше добычи, и ожидаемые уровни добычи могут быть изменены во времени до или во время добычи. Основание определения может изменяться в соответствии с многими факторами, включающими в себя, но не ограниченными ими: источник углеводорода, проницаемость, проводимость, сейсмический анализ и анализ каротажных диаграмм. Специалисту в данной области техники будет понятно, что испытания свабированием могут быть проведены при обстоятельствах, не относящихся к скважине с добычей ниже ожидаемой. Соответственно, другие варианты осуществления изобретения могут быть применены к другим обстоятельствам скважины.

На этапе 402 свабирующее оборудование (см., например, Фиг.3) размещается внутри обсадной колонны. На этапе 404 манометр размещается внизу трубы на внутренней стенке трубы. В одном или более вариантах осуществления изобретения манометр прикрепляется к внутренней стенке трубы, над или вплотную к пакеру. В другом варианте осуществления изобретения манометр является интегрированным в трубу. В этих случаях манометр также может быть в скважине до выполнения этапа 402. В одном или более вариантах осуществления изобретения манометр может иметь различные конструкции, модели и изготовителей. Далее, манометр выбирается таким, чтобы быть способным выдержать агрессивную и турбулентную среду, и с точки зрения как давления, так и скорости потока, который существует внизу трубы во время испытания свабированием. Более того, манометр для данного испытания свабированием выбирается таким, чтобы также точно измерять широкий диапазон давлений, которые могут быть получены внизу трубы во время испытания свабированием.

В одном или более вариантах осуществления изобретения манометр включает в себя функциональные возможности, чтобы: (i) непрерывно получать показания давления на протяжении испытания свабированием и передавать на поверхность такие показания в режиме реального времени или режиме почти реального времени, и/или (ii) непрерывно получать показания давления на протяжении испытания свабированием и передавать (или быть способным дать доступ) записанные показания давления в момент времени после завершения испытания свабированием.

На этапе 406 свабирующий инструмент опускается в нижнюю часть трубы для начала выполнения испытания свабированием. Свабирующий инструмент начинает свое продвижение к нижней части трубы. В одном или более вариантах осуществления изобретения свабирующий инструмент начинает свое движение в некоторой точке над манометром.

На этапе 408 показания давления получаются с использованием манометра. Эти измерения давления получаются на всем протяжении каждого прохода свабирующего инструмента. Чем ближе к поверхности поднимается свабирующий инструмент во время выполнения испытания свабированием, тем больше флюида заполняет трубу под свабирующим инструментом, что приводит к увеличению давления, измеряемого манометром. Показания давления могут быть получены непрерывно или с интервалами на всем протяжении испытания свабированием.

На этапе 410 выполнение испытания свабированием завершается. На этапе 412 получается плотность флюида, вытекшего на поверхность во время испытания свабированием. Специалистам в данной области техники будет понятно, что другие данные могут быть также измерены, рассчитаны или получены другим образом из упомянутого выше флюида. На этапе 414 выполняется определение того, нужно ли начинать другое испытание свабированием. На это решение может повлиять множество факторов, включающих в себя, но не ограниченных ими, факт того, являются ли данные, полученные за последние проходы испытания свабированием, согласованными. Например, если данные, полученные из флюида в предыдущих трех испытаниях свабированием, являются согласованными, то тогда может не быть необходимости начинать дополнительное испытание свабированием. Несогласованные данные из последовательных испытаний свабированием в данной скважине могут указывать, что скорость потока не достигла постоянного уровня и, соответственно, дополнительные испытания свабированием могут потребоваться для лучшего понимания характеристик пласта-коллектора.

В дополнение к проведению дополнительных испытаний свабированием на той же глубине в обсадной колонне или стволе скважины, испытания свабированием могут быть также проведены на различных глубинах в обсадной колонне или стволе скважины. Если испытания свабированием проводятся на различной глубине, то может потребоваться перфорирование стенки обсадной колонны или ствола скважины на необходимых глубинах, чтобы позволить флюиду вытекать из той части пласта-коллектора через обсадную колонну, чтобы данные могли быть получены из флюида после каждого испытания свабированием. В одном или более вариантах осуществления изобретения испытания свабированием могут быть проведены на различных глубинах внутри ствола скважины в ситуациях, когда характеристики пласта, в котором расположен пласт-коллектор, не являются однородными. Если испытание свабированием проводится на различной глубине, процесс переходит к этапу 402. Если другое испытание свабированием начинается на той же глубине, процесс переходит к этапу 406. Если другое испытание свабированием не начинается, то процесс переходит к этапу 416.

На этапе 416 получается диаметр трубы, используемой для каждого из испытаний свабированием. В одном или более вариантах осуществления изобретения диаметр трубы может быть получен из, например, спецификаций изготовителя трубы. В качестве альтернативы диаметр трубы может быть замерен непосредственно или определен другим способом. На этапе 418 объем трубы вычисляется с использованием, например, плотности флюида (например, полученной на этапе 402), диаметра трубы (например, полученного на этапе 416) и хорошо известных в данной области техники формул.

На этапе 420 определяется скорость потока флюида для всей продолжительности (или ее части) каждого испытания свабированием. В одном или более вариантах осуществления изобретения скорость(и) потока определяются с использованием, например, диаметра трубы (например, полученного на этапе 416), плотности флюида (например, полученной на этапе 412) и объема в трубе (например, полученного на этапе 418).

Ниже описаны два набора уравнений, которые могут быть использованы на этапе 420. Касательно первого набора уравнений, Уравнение (1) обеспечивает оценку мгновенной скорости потока, вычисленной на основе следующей формулы:

Q(_i)={[(P(t_i)-P(t_i-1))/градиент флюида]*объем трубы}/(t_i-t_i-1) (1)

где Q(_i) является оценочной мгновенной скоростью потока в момент времени i, P(t_i) является мгновенным давлением в момент времени t_i и P(t_i-1) является мгновенным давлением в момент времени t_i-1. Вышеупомянутые давления могут быть получены из показаний давления, записанных на этапе 408. Далее, градиент флюида и вместимость трубы могут быть вычислены с использованием хорошо известных в данной области техники формул.

Касательно второго набора уравнений, Уравнение (2) обеспечивает мгновенную скорость потока на основе следующей формулы:

Q(_i)=[kh(P_i-P(_i))]/{162,6B₀µ[log(kt/Фµc_tr_w ²)-3,23+0.868s]} (2)

где Q(_i) является мгновенной скоростью потока в момент времени i, k является проницаемостью, измеренной в миллидарси (мД), h является толщиной пласта-коллектора, измеренной в футах (ф), P_i является начальным давлением, P(_i) является мгновенным давлением в момент времени t_i, B₀ является объемным коэффициентом пласта (безразмерное число), µ является вязкостью, измеренной в сантипуазах (сП), t является временем, измеренным в часах, Ф является пористостью в единицах безразмерной части, c_t является полной сжимаемостью, измеренной в единицах обратных фунтов на квадратный дюйм (psi^-1), r_w является радиусом трубы, измеренным в футах (ф), и s является коркой, безразмерным числом.

В одном или более вариантах осуществления изобретения уравнение (2) может быть использовано для вычисления истории мгновенных скоростей потока, которые соответствуют серии изменений давления между двумя приращениями времени. В одном или более вариантах осуществления изобретения значения k (проницаемость) и s (корка) являются начальными допущениями при вычислении мгновенной скорости потока с использованием Уравнения (2). Значение Q(_i) последовательно вычисляется и затем используется для генерации оценки P(_i) с использованием Уравнения (3) (см. ниже). Оценка P(_i) затем сравнивается с измеренным P(_i) (полученным на этапе 408). Если оцененное P(_i) равно (или находится в допустимом диапазоне) измеренному P(_i), то вычисление значения Q(_i) (или оценка Q(_i) в пределах допустимого диапазона) завершается. Если это не так, то значения k и s, Q(_i) пересчитываются с использованием Уравнения (2) и проверяются с использованием Уравнения (3). Процесс повторяется до тех пор, пока оцененное P(_i) не станет равной (или в пределах допустимого диапазона) измеренному P(_i).

Оценка P(_i)=P(_i-1) +{[Q(_i)*(t(_i)-t(_i-1))/объем трубы]*градиент флюида} (3)

Продолжая с Фиг.4, на этапе 422 получаются другие характеристики скважины и флюида для использования на этапе 424. Примеры таких характеристик могут включать в себя, но не ограничены ими, температуру, водоотделение, высоту пласта-коллектора и пористость.

На этапе 424 определяется проницаемость пласта-коллектора с использованием нелинейной регрессионной модели. В одном или более вариантах осуществления изобретения нелинейная регрессионная модель решается для проницаемости и корки, учитывая несколько независимых переменных, которые могут включать в себя, но не ограничены ими, мгновенные скорости потока из Уравнения (2), объем трубы, плотность флюида, диаметр трубы, скорость потока флюида для периода испытания свабированием и другие характеристики скважины и флюида, такие как температура, давление и пористость. В одном или более вариантах осуществления изобретения нелинейная регрессионная модель может использовать математические формулы, предназначенные для определения проницаемости, заданного числа известных переменных, которые связаны с проницаемостью.

В одном или более вариантах осуществления изобретения использование нелинейной регрессионной модели может вовлекать установление начальных значений для независимых переменных и установление критерия сходимости для используемого итеративного вычислительного процесса.

В одном или более вариантах осуществления изобретения нелинейная регрессионная модель, используемая для определения проницаемости пласта-коллектора, описана в статье под названием "Integrated Nonlinear Regression Analysis of Multiprobe Wireline Formation Tester Packer and Probe Pressures and Flow Rate Measurements" (Mustafa Onur and Fikri J.Kuchuk, Society of Petroleum Engineers paper 56616, 1999), включенной сюда по ссылке во всей своей полноте.

Фиг.5 показывает пример графика показаний давления относительно времени во время испытания свабированием в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения. Следующее описание этой Фиг.5 включает в себя ссылки на Фиг.3. График, показанный на Фиг.5, является только примером и не предназначен для ограничения объема изобретения.

Обращаясь к Фиг.5, график (500) включает в себя следующее: (i) серию показаний давления перед началом испытания (502) свабированием; (ii) серию показаний давления во время установки испытания (504) свабированием; (iii) серию показаний давления во время выполнения испытания (506) свабированием; (iv) горизонтальную ось (508); и (v) вертикальную ось (510).

Как показано на Фиг.5, график (500) имеет горизонтальную ось (508) в единицах времени в часах, как показано меткой горизонтальной оси (508), при этом каждое приращение по горизонтальной оси (508) измеряет одну двенадцатую часа. График (500) также имеет вертикальную ось (510) в единицах давления в абсолютном давлении на квадратный дюйм (ф/кв.д), как показано меткой вертикальной оси (510), при этом каждое приращение вертикальной оси (510) измеряет десять ф/кв.д.

Изначально, до того, как свабирующий инструмент (314) опускается в трубу для выполнения первого испытания свабированием, показания (502) давления являются высокими частично вследствие некоторого количества флюида, находящегося в трубе (310). В этом примере давление, измеренное манометром (316) во время до начала испытания свабированием, находится между 850 ф/кв.д. и 890 ф/кв.д. По мере опускания свабирующего инструмента (314) к нижней части трубы (310) флюид в трубе (310) течет через свабирующий инструмент (314) и заполняет пространство между свабирующим инструментом (314) и поверхностью (306). Чем больше флюида заполнит пространство между свабирующим инструментом (314) и поверхностью (306), тем меньше флюида занимает пространство между пробкой (324) и низом свабирующего инструмента (314). Это уменьшение количества флюида уменьшает давление, измеряемое манометром (316), как показано на графике (500) для точек данных, соответствующих 504. В этом примере давление, измеренное манометром (316) во время, когда свабирующий инструмент (314) опускается к нижней части трубы (310), находится между 890 ф/кв.д., когда свабирующий инструмент (314) вставляется в трубу (310) на поверхности (306), и 30 ф/кв.д., когда свабирующий инструмент (314) достигает нижней части трубы (310). В этом примере время, требующееся для вставки свабирующего инструмента (314) в трубу (310) и спуска свабирующего инструмента (314) к нижней части трубы (310), составляет примерно пятнадцать минут.

Как только начинается испытание свабированием, свабирующий инструмент (314) поднимается вверх по трубе к поверхности (306), заставляя флюид, расположенный ниже свабирующего инструмента (314), следовать за свабирующим инструментом (314) вверх по трубе (310). По мере того, как флюид заполняет трубу ниже свабирующего инструмента (314), давление, измеряемое манометром (316), увеличивается, как это показано на графике (500) для точек данных соответствующих 506. В этом примере давление, измеренное манометром (316) во время каждого испытания свабированием, находится между примерно 25 ф/кв.д. в начале прохода и примерно 120 ф/кв.д. в конце прохода. Время, необходимое для выполнения испытания свабированием, равно примерно двадцати семи минутам. Время между испытаниями свабированием может меняться. На Фиг.5 обычное время между испытаниями свабированием равно примерно трем минутам. Количество испытаний свабированием может меняться. В этом примере было восемь испытаний свабированием.

Фиг.6 изображает пример результатов давления из регрессионного анализа в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения. Следующее описание Фиг.6 содержит ссылки на Фиг.3. График, показанный на Фиг.6, является только примером и не предназначен для ограничения объема изобретения.

Обращаясь к Фиг.6, график (600) включает в себя следующее: (i) серию дискретных измерений (602) давления; (ii) непрерывный выход давления из регрессионной модели (604); (iii) горизонтальную ось (608) и (iv) вертикальную ось (610). В этом примере нелинейная регрессионная модель была выполнена с использованием компьютерной программы, и выход нелинейной регрессионной модели показан на компьютерном экране.

График (600) на Фиг.6 показывает серию дискретных измерений (602) давления, взятых по курсу испытания свабированием. Эти серии дискретных измерений (602) давления были взяты из манометра (316), расположенного внутри и в нижней части трубы (310). В этом примере измерения (602) давления были взяты на протяжении восьми испытаний свабированием, и давление находилось в диапазоне от примерно 240 ф/кв.д. до примерно 495 ф/кв.д. График (600) также показывает непрерывный выход давления из регрессивной модели (604). Непрерывный выход давления из регрессивной модели (604) покрывает восемь испытаний свабированием, и выход очень точно коррелирует с сериями дискретных измерений (602) давлений во время каждого испытания свабированием.

График (600) имеет горизонтальную ось (608) в единицах времени в часах, как описано меткой для горизонтальной оси (608), при этом каждое приращение вдоль горизонтальной оси (608) измеряет половину часа. График (600) имеет вертикальную ось (610) в единицах давления в фунтах на квадратный дюйм (ф/кв.д.), как описано меткой для вертикальной оси (610), при этом каждое приращение вдоль вертикальной оси (610) измеряет пятьдесят ф/кв.д.

Фиг.7 изображает пример результатов скорости потока из регрессионного анализа в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения. Следующее описание Фиг.7 содержит ссылки на Фиг.3. График, показанный на Фиг.7, является только примером и не предназначен для ограничения объема изобретения.

Обращаясь к Фиг.7, график (700) включает в себя следующее: (i) серию дискретных вычислений (702) скорости потока; (ii) непрерывный выход скорости потока из регрессионной модели (704); (iii) горизонтальную ось (708) и (iv) вертикальную ось (710). В этом примере нелинейная регрессионная модель была выполнена с использованием компьютерной программы, и выход выполнения показан на компьютерном экране.

График (700) на Фиг.7 показывает серию дискретных вычислений (702) скорости потока, взятых по курсу испытания свабированием. Эти серии дискретных вычислений (702) скорости потока были выведены с использованием измерений давления, взятых из манометра (316), объема трубы (310) и плотности флюида. В этом примере вычисления (702) скорости потока используют данные, взятые на протяжении восьми испытаний свабированием, и скорости потока находятся в диапазоне от примерно 92 баррелей в день до примерно 174 баррелей в день для первого испытания свабированием, и от примерно 84 баррелей в день до примерно 130 баррелей в день для испытаний свабированием со второго по восьмое. График (700) также показывает непрерывный выход скорости потока из регрессионной модели (704). Непрерывный выход скорости потока из регрессионной модели (704) покрывает восемь испытаний свабированием, и выход очень точно коррелирует с сериями дискретных вычислений (702) скорости потока во время каждого испытания свабированием.

График (700) имеет горизонтальную ось (708) в единицах времени в часах, как описано меткой для горизонтальной оси (708), при этом каждое приращение вдоль горизонтальной оси (708) измеряет половину часа. График (700) имеет вертикальную ось (710) в единицах скорости потока в баррелях в день, как описано меткой для вертикальной оси (710), при этом каждое приращение вдоль вертикальной оси (710) измеряет десять баррелей в день.

Фиг.8 изображает пример выхода из регрессивного анализа в соответствии с одним или более вариантами осуществления изобретения. Выход (800) включает в себя результаты для нескольких переменных, включающих в себя, но не ограниченных ими, проницаемость пласта-коллектора (k_h) и корку (S). В этом примере даны результаты для нескольких других переменных, таких как вязкость, пористость, статическое давление пласта-коллектора на манометре, проницаемость на поверхности (k_z), полная сжимаемость (Ct) и коэффициент вместимости ствола скважины.

В одном или более вариантах осуществления изобретения изобретение предоставляет способ и систему получения скоростей потока флюида в скважинах, которые не показывают однообразные скорости потока. Далее, может быть определена проницаемость пласта-коллектора с использованием упомянутой выше информации о скорости потока. Проницаемость пласта-коллектора, в свою очередь, может быть использована для генерации представительной модели пласта-коллектора. Модель пласта-коллектора может быть использована для обеспечения потенциала добычи пласта-коллектора (например, потенциального объема углеводородов, которые могут быть добыты из скважины). На основе этой информации могут быть выполнены дополнительные операции по увеличению добычи. Пример таких операций включает в себя, но не ограничен ими, бурение дополнительного ствола скважины, бурение ответвления в стволе скважины, разрыв пласта и установку и функционирование добывающего оборудования.

В одном или более вариантах осуществления изобретения изобретение предоставляет способ и систему определения скорости потока из данных, получаемых во время выполнения испытания свабированием, которые могут снизить стоимость и время, используемые для получения информации, необходимой для вычисления скоростей потока в пласте-коллекторе.

Изобретение (или его части) могут быть реализованы практически на любом типе компьютера, независимо от используемой платформы. Например, компьютерная система может включать в себя процессор, ассоциированную память, устройство хранения и множество других элементов и функциональных возможностей, обычных для современного компьютера (не показаны). Компьютер также может включать в себя средство ввода, такое как клавиатура и мышь, и средство вывода, такое как монитор. Компьютерная система может быть подсоединена к локальной сети (LAN) или к глобальной сети (например, к Интернету) (не показана), посредством соединения сетевого интерфейса (не показан). Специалистам в данной области техники будет понятно, что эти входные и выходные средства могут принимать другие формы.

Далее, специалистам в данной области техники будет понятно, что один или более элементов упомянутой выше компьютерной системы могут быть расположены в удаленном месте и подсоединены к другим элементам через сеть. Далее, изобретение может быть реализовано на распределенной системе, имеющей множество узлов, где каждая часть изобретения может быть расположена на разных узлах внутри распределенной системы. В одном или более вариантах осуществления изобретения узел соответствует компьютерной системе. В качестве альтернативы узел может соответствовать процессору с ассоциированной физической памятью. Узел может в качестве альтернативы соответствовать процессору с совместно используемой памятью и/или ресурсами. Далее, инструкции программного обеспечения для выполнения вариантов осуществления изобретения могут храниться на считываемом компьютером носителе, таком как компакт диск (CD), дискете, ленте или любом другом считываемом компьютером устройстве хранения.

Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на ограниченное количество вариантов осуществления, специалистам в данной области техники, имеющим преимущество этого раскрытия, будет понятно, что могут быть придуманы другие варианты осуществления, которые не выходят за объем изобретения, как это здесь раскрыто. Соответственно, объем изобретения должен быть ограничен только прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к способам получения углеводородов из заданного месторождения. Способ увеличения добычи в пласте-коллекторе содержит выполнение испытания свабированием на глубине в трубе. При этом трубу располагают в стволе скважины. Часть ствола скважины располагают внутри пласта-коллектора. Периодически измеряют давление в нижней части трубы, с использованием манометра для получения множества измерений давления во время испытания свабированием. При этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы. Определяют множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу, с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления. Техническим результатом является повышение эффективности получения информации. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ увеличения добычи в пласте-коллекторе, содержащий этапы, на которых: выполняют испытание свабированием на глубине в трубе, при этом трубу располагают в стволе скважины и при этом часть ствола скважины располагают внутри пласта-коллектора; периодически измеряют, во время испытания свабированием, давление в нижней части трубы с использованием манометра для получения множества измерений давления, при этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы; и определяют множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых: генерируют после определения множества скоростей потока флюида модель пласта-коллектора с использованием множества скоростей потока флюида, при этом модель используют для определения потенциала добычи пласта-коллектора.

3. Способ по п.2, в котором генерация модели пласта-коллектора содержит этапы, на которых: определяют проницаемость пласта-коллектора с использованием нелинейной регрессионной модели и множества скоростей потока.

4. Способ по п.3, дополнительно содержащий этапы, на которых: определяют после генерации модели операцию для выполнения с использованием проницаемости, для увеличения добычи углеводородов в пласте-коллекторе, при этом операция содержит, по меньшей мере, одну из группы, состоящей из бурения дополнительного ствола скважины, бурения ответвления в стволе скважины, разрыва пласта и установки и функционирования добывающего оборудования; и выполняют операцию.

5. Способ по п.1, в котором уравнение скорости потока содержит:

при этом Q(_i) является мгновенной скоростью потока в момент времени i, k является проницаемостью, измеренной в миллидарси (мД), h является толщиной пласта-коллектора, измеренной в футах (ф), P_i является начальным давлением, P(_i) является мгновенным давлением в момент времени t_i, В₀ является объемным коэффициентом пласта (безразмерное число), µ является вязкостью, измеренной в сантипуазах (сП), t является временем, измеренным в часах, Ф является пористостью в единицах безразмерной части, c_t является полной сжимаемостью, измеренной в единицах обратных фунтов на квадратный дюйм (psi^-1), r_w является радиусом трубы, измеренным в футах (ф), и s является коркой, безразмерным числом.

6. Способ по п.1, в котором множество измерений давления берут непрерывно.

7. Способ по п.1, в котором множество скоростей потока определяют после завершения испытания свабированием.

8. Способ по п.1, в котором испытание свабированием является одним из множества испытаний свабированием, и глубина в стволе скважины является одной из множества глубин в стволе скважины.

9. Считываемый компьютером носитель, заключающий в себе инструкции, исполняемые компьютером для выполнения способа, причем инструкции содержат функциональные возможности, чтобы: выполнять испытание свабированием на глубине в трубе, при этом трубу располагают в стволе скважины, и при этом часть ствола скважины располагают внутри пласта-коллектора; периодически измерять, во время испытания свабированием, давление в нижней части трубы с использованием манометра для получения множества измерений давления, при этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы; определять множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления; и генерировать модель пласта-коллектора с использованием множества скоростей потока флюида, при этом модель используют для определения потенциала добычи пласта-коллектора.

10. Считываемый компьютером носитель по п.9, дополнительно содержащий инструкции, чтобы: определять, перед генерацией модели пласта-коллектора, проницаемость пласта-коллектора с использованием нелинейной регрессионной модели и множества скоростей потока.

11. Считываемый компьютером носитель по п.10, дополнительно содержащий: определяют, после генерации модели пласта-коллектора, операцию для выполнения с использованием проницаемости для увеличения добычи углеводородов в пласте-коллекторе, при этом операция содержит, по меньшей мере, одну из группы, состоящей из бурения дополнительного ствола скважины, бурения ответвления в стволе скважины, разрыва пласта и установки и функционирования добывающего оборудования.

12. Считываемый компьютером носитель по п.9, в котором уравнение скорости потока содержит:

где Q(_i) является мгновенной скоростью потока в момент времени i, k является проницаемостью, измеренной в миллидарси (мД), h является толщиной пласта-коллектора, измеренной в футах (ф), Р_i является начальным давлением, Р(_i) является мгновенным давлением в момент времени t_i, В₀ является объемным коэффициентом пласта (безразмерное число), µ является вязкостью, измеренной в сантипуазах (сП), t является временем, измеренным в часах, Ф является пористостью в единицах безразмерной части, c_t является полной сжимаемостью, измеренной в единицах обратных фунтов на квадратный дюйм (psi^-1), r_w является радиусом трубы, измеренным в футах (ф), и s является коркой, безразмерным числом.

13. Считываемый компьютером носитель по п.9, в котором множество измерений давления берут непрерывно.

14. Считываемый компьютером носитель по п.9, в котором множество скоростей потока определяют после завершения испытания свабированием.

15. Считываемый компьютером носитель по п.9, в котором испытание свабированием является одним из множества испытаний свабированием, и глубина в стволе скважины является одной из множества глубин в стволе скважины.

16. Считываемый компьютером носитель, заключающий в себе инструкции, исполняемые компьютером для выполнения способа, причем инструкции содержат функциональные возможности, чтобы: выполнять испытание свабированием на глубине в трубе, при этом трубу располагают в стволе скважины; периодически измерять, во время испытания свабированием, давление в нижней части трубы с использованием манометра для получения множества измерений давления, при этом манометр прикрепляют к внутренней стенке нижней части трубы; и определять множество скоростей потока флюида, текущего из пласта-коллектора через перфорации в стволе скважины в трубу с использованием уравнения скорости потока и множества измерений давления; определять проницаемость пласта-коллектора с использованием нелинейной регрессионной модели и множества скоростей потока; и определять операцию для выполнения с использованием проницаемости для увеличения добычи углеводородов в пласте-коллекторе, при этом операция содержит, по меньшей мере, одну из группы, состоящей из бурения дополнительного ствола скважины, бурения ответвления в стволе скважины, разрыва пласта и установки и функционирования добывающего оборудования.

17. Считываемый компьютером носитель по п.16, в котором уравнение скорости потока содержит:

где Q(_i) является мгновенной скоростью потока в момент времени i, k является проницаемостью, измеренной в миллидарси (мД), h является толщиной пласта-коллектора, измеренной в футах (ф), Р_i является начальным давлением, P(_i) является мгновенным давлением в момент времени t_i, В₀ является объемным коэффициентом пласта (безразмерным числом), µ является вязкостью, измеренной в сантипуазах (сП), t является временем, измеренным в часах, Ф является пористостью в единицах безразмерной части, c_t является полной сжимаемостью, измеренной в единицах обратных фунтов на квадратный дюйм (psi^-1), r_w является радиусом трубы, измеренным в футах (ф), и s является коркой, безразмерным числом.

18. Считываемый компьютером носитель по п.16, в котором множество измерений давления берут непрерывно.

19. Считываемый компьютером носитель по п.16, в котором множество скоростей потока вычисляют после завершения испытания свабированием.

20. Считываемый компьютером носитель по п.16, в котором испытание свабированием является одним из множества испытаний свабированием, и глубина в стволе скважины является одной из множества глубин в стволе скважины.