СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИН Российский патент 2023 года по МПК E21B49/02 G01N15/08 G01N33/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может использоваться при проектировании и контроле работы скважин.

Известен способ определения трещиноватости горных пород в скважинах, заключающийся в измерении естественных геофизических полей. Способ осуществляется следующим образом: размещают приемник электромагнитных сигналов, работающий на заданных частотах. Производится регистрация сигналов электромагнитного излучения на трех или более выбранных частотах. Измерения на указанной глубине производятся в течение определенного интервала времени, после чего приемник электромагнитных сигналов перемещается вверх или вниз по стволу скважины на расстояние, обусловленное особенностями строения вскрытого скважиной геологического разреза. При наличии аномального значения сигналов на точках измерений фиксируется зона трещиноватости горных пород и ее границы. Для оценки относительных размеров трещин берется отношение сигналов каждой из заданных частот к сигналу наименьшей из выбранных частот. Эти отношения строятся в виде графика или таблицы и характеризуют преобладание крупных или мелких трещин в массиве (см. патент РФ №2150720 C1 от 06.10.2000, кл. G01V 3/18).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что при использовании известного способа возникает проблема неоднозначности определения трещинноватости при наличии других источников сейсмоакустических сигналов (движение флюида, газа по стволу скважины), для интерпретации отраженных электромагнитных сигналов используются математические модели снижающие точность определения показателей, также использование только одного метода не позволяет объективно оценить параметры пласта.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения наличия интервалов трещин и их характеристик в пластах, пересекаемых скважиной, включающий исследование пласта различными геофизическими приборами в открытом стволе скважины с построением кривых нейтронного гамма каротажа - НГК, гамма каротажа - ГК, потенциалов самопроизвольной поляризации - ПС и каротажа сопротивлений - КС, определением наличия трещин на выбранном интервале скважины по наличию синхронных экстремумов, определение открытых и закрытых трещин в зонах трещиноватости с использованием ГК, ПС и КС, где синхронные отклонения ГК и ПС в сторону минимальных значений, КС - в любую сторону экстремума - открытые трещины, а синхронные отклонения ГК и ПС в сторону максимальных значений, КС - в сторону минимальных значений - закрытые трещины (см. патент РФ №2599650 C1 от 10.10.2016, E21B 47/00, G01V 5/14). Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа, – проведение комплекса гидродинамических исследований; последовательный анализ результатов исследований в скважинах; определение наличия трещин.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что известный способ возможно использовать только в открытом стволе скважины, возможен недостаточно точный прогноз определения наличия трещиноватости в результате интерпретации результатов каротажа. Кроме того, большой объем исследовательских работ на скважине и дальнейшая обработка данных с помощью математических моделей влечет значительные материальные и трудовые затраты.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, – повышение точности определения наличии трещиноватости и динамики коэффициента проницаемости показателей разработки для новых объектов на начальной стадии разработки, упрощение способа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения трещиноватости призабойной зоны скважин, включающем проведение комплекса гидродинамических исследований, последовательный анализ результатов исследований в скважинах, определение наличия трещин, согласно изобретению выполняют отбор кернового материала, измеряют проницаемость керна в условиях, близких к атмосферным, осуществляют ступенчатое нагружение образцов керна до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой на каждой ступени не менее 2-х часов, выполняют гидродинамические исследования скважин при различных значениях забойного давления, проводят интерпретацию гидродинамических исследований, по результатам интерпретации определяют значения проницаемости рядом со стволом скважины, определяют эффективное давление рядом со стволом скважины и коэффициент чувствительности к нагружению из экспоненциального закона для прогнозирования проницаемости при изменении эффективного напряжения по лабораторным и промысловым данным:

где k – проницаемость при эффективном давлении P_эфф;

k₀ – проницаемость при давлении P₀;

γ –коэффициент чувствительности к нагружению;

сравнивают коэффициенты чувствительности к нагружению при изменении эффективного давления в лабораторных и промысловых условиях, при значении коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по промысловым данным, большем коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по лабораторным исследованиям, более чем 50% диагностируют наличие системы трещин.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа – выполняют отбор кернового материала; измеряют проницаемость керна в условиях, близких к атмосферным; осуществляют ступенчатое нагружение образцов керна до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой на каждой ступени не менее 2-х часов; выполняют гидродинамические исследования скважин при различных значениях забойного давления; проводят интерпретацию гидродинамических исследований; по результатам интерпретации определяют значения проницаемости рядом со стволом скважины; определяют эффективное давление рядом со стволом скважины; рассчитывают коэффициент чувствительности к нагружению из экспоненциального закона для прогнозирования проницаемости при изменении эффективного напряжения по лабораторным и промысловым данным; сравнивают коэффициенты чувствительности к нагружению при изменении эффективного давления в лабораторных и промысловых условиях; при значении коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по промысловым данным, большем коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по лабораторным исследованиям, более чем 50% диагностируют наличие системы трещин.

Ступенчатое нагружение образца до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой на каждой ступени не менее 2-х часов обеспечит деформирование скелета горных пород для достоверного сопоставления значений проницаемости с результатами гидродинамических исследований.

Определение наличия трещин в призабойной зоне скважин по значению коэффициента чувствительности к нагружению, определенному по промысловым данным, большем коэффициента чувствительности к нагружению, определенному по лабораторным исследованиям, более чем 50% позволяет повысить достоверность наличия трещин в призабойной зоне.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют повысить достоверность наличия трещин, определить динамику проницаемости горных пород при изменении эффективных напряжений и упростить способ прогноза.

Способ поясняется чертежом, на котором показана зависимость проницаемости от эффективного давления для скважины.

Способ определения трещиноватости призабойной зоны скважин осуществляется в следующей последовательности.

Бурят скважину. Выполняют отбор кернового материала, измеряют проницаемость керна в условиях, близких к атмосферным. Затем осуществляют ступенчатое нагружение образцов керна до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой на каждой ступени не менее 2-х часов.

Выполняют гидродинамические исследования скважин при различных значениях забойного давления. Проводят интерпретацию гидродинамических исследований. По результатам интерпретации определяют значение проницаемости рядом со стволом скважины. Определяют эффективное давление рядом со стволом скважины.

Определяют коэффициент чувствительности к нагружению из экспоненциального закона для прогнозирования проницаемости при изменении эффективного напряжения по лабораторным и промысловым данным:

где k – проницаемость при эффективном давлении P_эфф; k₀ – проницаемость при давлении P₀; γ –коэффициент чувствительности к нагружению

Сравнивают коэффициенты чувствительности к нагружению при изменении эффективного давления в лабораторных и промысловых условиях. При значении коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по промысловым данным, большем коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по лабораторным исследованиям, более чем 50% диагностируют наличие системы трещин.

Пример конкретного осуществления способа.

При строительстве скважины выполняют отбор керна из продуктивного пласта. Выполняют измерения проницаемости при атмосферных условиях. Осуществляют нагружение образцов керна до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой не менее 2-х часов.

Например, для Шершневского месторождения эффективные давления достигают в визейских отложениях 33 МПа. В [Исследование и учет деформационных процессов при разработке залежей нефти в терригенных коллекторах: диссертация ... кандидата технических наук: 25.00.17 /Кашников Олег Юрьевич; [Место защиты: Перм. гос. техн. ун-т]. - Тюмень, 2008. - 153 с.] представлены результаты нагружения образцов горных пород из скважин Шершневского месторождения до 33 МПа. При обработке результатов нагружения для скважин 64 и 63 по экспоненциальному закону для прогнозирования проницаемости получены следующие значения коэффициентов чувствительности к нагружению:

Таблица 1

№ Скважина Образец Начальная проницаемость, 10^-3мкм² γ_с 1 63 57 372 9,377124 2 68 3,8 10,66458 3 64 67 232 8,403022 4 71 3,6 6,73026

По скважинам 63 и 64 проведены гидродинамические исследования и определены значения коэффициентов проницаемости при различных значениях забойных давлений. На фиг. показана зависимость проницаемости от эффективного давления для скважины 63.

Определены коэффициенты чувствительности при увеличении эффективного давления по гидродинамическим исследованиям (таблица 2).

Таблица 2

Значения коэффициентов чувствительности к нагружению и констант материала по скважинам

№ Скважина Проницаемость, мкм² γ_с 1 63 0,1621 1,699157 2 64 0,2925 0,11613

* γ_с - коэффициент чувствительности при увеличении эффективного давления

При сопоставлении результатов оценки коэффициентов чувствительности к нагружению при изменении эффективного давления в лабораторных и промысловых условиях можно отметить, что для скв. 64 результаты имеют достаточно близкие значения. В данном случае можно отметить отсутствие в призабойной зоне скважины трещин. Для скважины 63 значения коэффициентов чувствительности к нагружению и констант материала для скважинных условий значительно выше, что может свидетельствовать о наличии системы трещин.

Преимущество заявляемого способа состоит в том, что он позволяет на начальной стадии разработки нефтяных залежей в условиях высокой неопределенности геологической информации более точно прогнозировать определить наличие трещин в призабойной зоне скважин и динамику показателей коэффициента проницаемости при изменении эффективного давления. Кроме того, заявляемый способ прост и менее трудозатратен.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может использоваться при проектировании и контроле работы скважин. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения наличия трещиноватости и динамики коэффициента проницаемости показателей разработки для новых объектов на начальной стадии разработки. Заявлен способ определения трещиноватости призабойной зоны скважин, включающий проведение комплекса гидродинамических исследований, последовательный анализ результатов исследований в скважинах, определение наличия трещин. При этом выполняют отбор кернового материала, измеряют проницаемость керна в условиях, близких к атмосферным. Осуществляют ступенчатое нагружение образцов керна до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой на каждой ступени не менее 2 ч. Выполняют гидродинамические исследования скважин при различных значениях забойного давления. Проводят интерпретацию гидродинамических исследований. По результатам интерпретации определяют значения проницаемости рядом со стволом скважины, определяют эффективное давление рядом со стволом скважины и рассчитывают коэффициент чувствительности к нагружению из экспоненциального закона для прогнозирования проницаемости при изменении эффективного напряжения по лабораторным и промысловым данным. Сравнивают коэффициенты чувствительности к нагружению при изменении эффективного давления в лабораторных и промысловых условиях. При значении коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по промысловым данным, большем коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по лабораторным исследованиям, более чем 50% диагностируют наличие системы трещин. 2 табл., 1 ил.

Способ определения трещиноватости призабойной зоны скважин, включающий проведение комплекса гидродинамических исследований, последовательный анализ результатов исследований в скважинах, определение наличия трещин, отличающийся тем, что выполняют отбор кернового материала, измеряют проницаемость керна в условиях, близких к атмосферным, осуществляют ступенчатое нагружение образцов керна до эффективного давления с измерением проницаемости с выдержкой на каждой ступени не менее 2 ч, выполняют гидродинамические исследования скважин при различных значениях забойного давления, проводят интерпретацию гидродинамических исследований, по результатам интерпретации определяют значения проницаемости рядом со стволом скважины, определяют эффективное давление рядом со стволом скважины и рассчитывают коэффициент чувствительности к нагружению из экспоненциального закона для прогнозирования проницаемости при изменении эффективного напряжения по лабораторным и промысловым данным:

где k – проницаемость при эффективном давлении P_эфф;

k₀ – проницаемость при давлении P₀;

γ – коэффициент чувствительности к нагружению;

P₀ – атмосферное давление;

сравнивают коэффициенты чувствительности к нагружению при изменении эффективного давления в лабораторных и промысловых условиях, при значении коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по промысловым данным, большем коэффициента чувствительности к нагружению, определенного по лабораторным исследованиям, более чем 50% диагностируют наличие системы трещин.