СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГАЗОВОДЯНОГО КОНТАКТА В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ Российский патент 2020 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, и может быть использовано для мониторинга изменения положения газоводяного контакта (ГВК) в непосредственной области дренирования горизонтальной скважиной.

Известен способ гравиметрического контроля разработки газовых месторождений в районах с сезонной изменчивостью верхней части разреза [RU 2420767, опубликовано 10.06.2011], при котором на земной поверхности в пределах площади месторождения проводят периодические гравиметрические наблюдения на базисных и режимных пунктах с учетом сезонной изменчивости верхних частей разреза.

Недостатком известного способа является необходимость строительства на этапе обустройства месторождения дополнительных скважин глубиной, превышающей толщину слоя сезонных изменений, а также организацию базисных и режимных пунктов гравиметрических наблюдений. Количественная оценка метода зависит от качества геологической модели, утвержденной при подсчете запасов.

Известен способ мониторинга широкомасштабного изменения газоводяного контакта при разработке газовых месторождений [Патент RU 2631287, опубликовано 20.09.2017]. Способ включает первичные газодинамические исследования (ГДИ) всех скважин месторождения, создание базы результатов первичных (базовых) газодинамических исследований и сравнение результатов текущих газодинамических исследований (повторных) по каждой скважине месторождения с базовыми результатами; последующим анализом, выявлением изменения значений комплексного параметра проводимости и расчетом текущего положения ГВК.

Недостатком способа является применимость его исключительно для вертикальных эксплуатационных скважин, что идентифицируется по режиму течения в скважине при обработке газодинамических исследований (на диагностическом графике, приведенном в описании патента, признаки радиального режима течения: отображен только радиальный фильтрационный поток, который и характеризует работу вертикальной скважины).

Задачей, решаемой изобретением, является осуществление мониторинга изменения положения газоводяного контакта на основании базовых и последующих (текущих) данных нестационарных газодинамических исследований в областях, разрабатываемых горизонтальными скважинами.

При перемещении ГВК в коллектор работающая эффективная мощность коллектора уменьшается. Изменение данного параметра оказывает влияние на латеральную динамическую проводимость пласта в районе добывающей скважины, которую определяют по положению участка позднего радиального фильтрационного потока на графике производной изменения давления со временем при неустановившемся режиме эксплуатации скважины, например, кривой восстановления давления (КВД) относительно оси ординат. Регистрация смещения положения позднего радиального фильтрационного потока относительно оси ординат в ходе текущих нестационарных ГДИ в сравнении с базовыми ГДИ, позволяет выявить изменения, произошедшие по разрезу коллектора.

Технический результат заключается в возможности контроля изменения положения ГВК в области, дренируемой горизонтальной эксплуатационной скважиной.

Указанный технический результат достигается тем, что проводят первичные газодинамические исследования, в ходе которых на диагностическом графике выделяют:

ранний радиальный фильтрационный поток,

линейный поток (линейный режим течения),

поздний радиальный фильтрационный поток.

По позднему радиальному фильтрационному потоку, определяют начальную латеральную динамическую проводимость коллектора, а также горизонтальную (латеральную) проницаемость. В ходе последующих (текущих) газодинамических исследований по участку позднего радиального фильтрационного потока определяют текущую латеральную динамическую проводимость коллектора. По динамике изменения латеральной динамической проводимости коллектора определяют изменение эффективной газонасыщенной мощности коллектора. Уменьшение газонасыщенной мощности коллектора (внедрении воды в газовый коллектор) - следствие перемещения ГВК.

Предлагаемый способ поясняется рисунками, где на:

Фиг. 1. Ранний радиальный поток (линии тока потока в вертикальной плоскости);

Фиг. 2. Линейный режим течения;

Фиг. 3. Поздний радиальный фильтрационный поток;

Фиг. 4. Диагностический график.

При обработке нестационарных исследований используют диагностический график, позволяющий охарактеризовать течения потока флюида, сформировавшегося в пласте, к скважине.

Для вертикальных скважин при закрытии скважины на КВД формируется только радиальный фильтрационный поток, который представляет собой сходящиеся к скважине по радиусам линии тока в горизонтальной плоскости. Далее по графику определяют положение этого горизонтального участка по оси ординат и с помощью расчетных формул выходят на величину комплексного параметра динамической проводимости коллектора (kh).

Для горизонтальных скважин при закрытии скважины на КВД формируются следующие режимы потоков:

ранний радиальный поток, который представляет собой, сходящиеся к скважине по радиусам линии тока потока в вертикальной плоскости (Фиг. 1). Этот режим течения идентифицируется на специальном диагностическом графике на ранних временных промежутках и имеет характерный признак, где производная изменения давления со временем становится постоянной (const) или характеризуется нулевым углом наклона касательной к графику относительно оси времени (абсцисс). Данный период не всегда удается идентифицировать на специальном графике вследствие различных искажающих факторов, например, влияние ствола скважины.

далее, когда импульс изменения давления распространяется на более дальнее расстояние от скважины, формируется режим течения линейный, где поток пластового флюида течет по линиям тока, сходящимся к скважине строго параллельно (Фиг. 2). Этот период идентифицируется на специальном диагностическом графике следующим образом: участок на графике, где касательная к производной изменения давления со временем имеет постоянный угол наклона в 30° с положительным направлением оси времени (абсцисс).

далее, когда импульс изменения давления распространяется на еще большее расстояние (поздние временные отрезки), и размеры горизонтального окончания скважины становятся ничтожными по сравнению с расстоянием распространения импульса изменения давления в пласте, к горизонтальной скважине формируется поздний радиальный фильтрационный поток, который представляет собой сходящиеся к скважине (размерами, которой мы пренебрегаем) по радиусам линии тока потока в горизонтальной плоскости (Фиг. 3). Этот режим течения идентифицируется на специальном диагностическом графике на поздних временах и имеет характерный признак, где производная изменения давления со временем становится постоянной (const) или характеризуется нулевым углом наклона касательной к графику относительно оси времени (абсцисс).

Таким образом, при анализе течений в пласте к горизонтальной скважине с помощью диагностического графика выделяют три характерных участка: ранний радиальный фильтрационный поток 1, линейный поток 2 и поздний радиальный фильтрационный поток 3. Каждый из этих характерных участков позволяет определить параметры, характеризующие область пласта, которую дренирует горизонтальная скважина (Фиг. 4).

Предлагаемый способ мониторинга изменения положения газоводяного контакта осуществляется следующим образом:

В эксплуатационной горизонтальной скважине проводят первичные газодинамические исследования, в ходе которых на диагностическом графике (Фиг. 4) выделяют ранний радиальный фильтрационный поток 1, линейный режим течения 2 и поздний радиальный фильтрационный поток 3. По позднему радиальному фильтрационному потоку, определяют начальную латеральную динамическую проводимость коллектора α(0), а также латеральную проницаемость k_h.

α(0)=k_hh_эф(0), где h_эф - эффективная газонасыщенная мощность коллектора.

В ходе последующих (текущих) газодинамических исследований по участку позднего радиального фильтрационного потока определяют текущую динамическую проводимость коллектора в районе исследуемой горизонтальной скважины α(τ)=k_hh_эф(τ). Сравнивая динамику изменения латеральной динамической проводимости коллектора по положению позднего радиального фильтрационного потока за рассматриваемый период, определяют изменение (уменьшение) эффективной газонасыщенной мощности коллектора, как

Таким образом, текущее положение ГВК в непосредственной области дренирования горизонтальной скважиной определяют:

Пример.

На Фиг. 4 показан диагностический график, где представлены характерные течения, определяемые при интерпретации нестационарных газодинамических исследований в горизонтальной скважине: ранний радиальный фильтрационный поток 1, линейный режим течения 2 и поздний радиальный фильтрационный поток 3. Позиция 4, 7 соответствуют базовому исследованию, проведенному в 2013 году; Позиция 5,8 - текущему исследованию - 2016 года. Каждое исследование представлено на графике 2-мя кривыми: (поз. 7, 8) график изменения давления со временем для периода КВД (p(r,t)) и (поз. 4, 5) производной изменения давления со временем Последний участок производной изменения давления данного графика (Фиг. 4), соответствующий позднему радиальному фильтрационному потоку, изменил положение относительно оси ординат, и позволил количественно выразить изменения, произошедшие в динамической системе коллектора в районе исследуемой горизонтальной скважины за период соответствующий промежутку между базовыми и текущими нестационарными газодинамическими исследованиями.

Обработка базового исследования 2013 г. позволила определить следующие параметры: начальная латеральная динамическая проводимость коллектора α(0)=2300 мД⋅м, латеральная проницаемость k_h=100 мД. Начальное положение ГВК в соответствие с принятой на ЦКР геологической моделью h_{ГВК_0}=(-2300) м. При интерпретации нестационарных газодинамических исследований 2016 г. текущая латеральная динамическая проводимость коллектора составила α(τ)=2100 мД⋅м. Анализ эксплуатации горизонтальной скважины показал, что в скважине никаких техногенных воздействий не проводили. Выявленные изменения, произошедшие в области дренируемой горизонтальной скважиной, были обусловлены снижением эффективной газонасыщенной мощности пласта, вследствие внедрения пластовой воды в коллектор. Изменение положения газоводяного контакта было определено:

Таким образом, газоводяной контакт переместился в газонасыщенный коллектор на 2 м.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано для мониторинга изменения положения газоводяного контакта в непосредственной области дренирования горизонтальной скважиной. Технический результат – повышение надежности контроля за изменением положения газоводяного контакта. По способу проводят периодические нестационарные газодинамические исследования. Выделяют ранний радиальный, линейный и поздний радиальный режимы течений в пласте. Регистрируют смещение положения позднего радиального фильтрационного потока относительно оси ординат в ходе текущих исследований. По участку позднего радиального фильтрационного потока определяют текущую латеральную динамическую проводимость коллектора с последующим пересчетом изменений текущей эффективной газонасыщенной мощности коллектора. По уменьшению газонасыщенной мощности коллектора – внедрению воды в газовый коллектор определяют перемещение газоводяного контакта. 4 ил.

Способ определения перемещения газоводяного контакта в горизонтальных скважинах, основанный на проведении периодических нестационарных газодинамических исследований, отличающийся тем, что выделяют ранний радиальный, линейный и поздний радиальный режимы течений в пласте, регистрируют смещение положения позднего радиального фильтрационного потока относительно оси ординат в ходе текущих исследований, по участку позднего радиального фильтрационного потока определяют текущую латеральную динамическую проводимость коллектора с последующим пересчетом изменений текущей эффективной газонасыщенной мощности коллектора, по уменьшению газонасыщенной мощности коллектора – внедрению воды в газовый коллектор определяют перемещение газоводяного контакта.