СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТОВ Российский патент 2024 года по МПК E21B43/26 

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при исследовании нефтегазовых пластов с целью снижения обводненности продукции и повышения дебита.

При наличии трещины, связывающей нагнетательную и добывающую скважины, эффективность закачки воды в нагнетательные скважины существенно снижается. В таком случае не происходит планируемого увеличения пластового давления, а также наблюдается резкое увеличение обводненности продукции в добывающей скважине. Трассерные исследования часто используются для подтверждения гидродинамической связи между скважинами, определения скорости движения флюида в пласте и трещине и источника обводнения добывающих скважин. Известны различные способы планирования и проведения трассерных исследований.

Известен способ исследования пластов [патент РФ №2398962 C1, Е21В 47/10 опубл. 01.2006], который направлен на повышение эффективности работ при разработке нефтяных залежей по повышению нефтеотдачи пластов. На первом этапе производят закачку воды в пласт через нагнетательные скважины, отбор продукции из добывающих скважин и далее проводят первичные трассерные исследования для выявления фильтрационных каналов, которые соединяют нагнетательные скважины с добывающими скважинами. После этого, проводят закупорку каналов изолирующим материалом и продолжают закачку воды в нагнетательные скважины. При этом дополнительно в потокоотклоняющие композиции и растворы химических реагентов, образующих изолирующий материал, вводят совместимый с ними трассирующий агент, отличный от используемого для первичных трассерных исследований. По результатам контроля за составом добываемой продукции из добывающих скважин определяют направления потокоотклоняющих композиций и химических реагентов, эффективность воздействия на пласт и стабильность изолирующего материала во времени. Недостатком данного изобретения является то, что проводить закачку трассера необходимо при определенном давлении с учетом информации о давлении смыкания трещин авто-ГРП, для снятия рисков по возникновению самопроизвольных трещин в нагнетательных скважинах и эффективности воздействия на пласт.

Известен способ ранней идентификации естественной трещиноватости пластов [патент РФ №2478773 С2, Е21В 43/00 опубл. 01.2006], который направлен на изучение фильтрационно-емкостных свойств карбонатных коллекторов трещинно-порового типа с аномально высокой гидропроводностью системы трещин, и обеспечивает возможность идентификации трещиноватости трассерным методом на ранней стадии промышленного освоения запасов нефти и пробной эксплуатации разведочных и опережающих скважин и исключения перестроек заводнения в процессе разработки залежи. Способ включает бурение разведочных скважин, их пробную эксплуатацию, поочередную закачку в каждую из разведочных скважин порцию гидрофобизирующей жидкости или нефти с индикатором. Далее определяется наличие естественных трещин-каналов высокой проводимости и положения зон трещиноватости по скорости передачи импульса давления между разведочными скважинами, а также определяется тип карбонатной залежи. С учетом данной информации производится оптимальное размещение добывающих скважин на залежи. Таким образом, осуществляют выбор дальнейшей схемы разработки залежи. Недостатком данного способа является необходимость бурения специальных разведочных скважин и их пробную эксплуатация, что приводит к значительным затратам.

Известен способ разработки нефтяной залежи [патент РФ №2777820 C1, Е21В 43/20 опубл. 02.2022 г.]. Способ включает определение зон высокой проницаемости и гидродинамической связи между скважинами, обусловленной системой естественных и техногенных трещин с пониженной проницаемостью. В зонах с повышенной проницаемостью проводят одновременную массовую закачку потокоотклоняющих композиций во все нагнетательные скважины для снижения проницаемости водопроводящих каналов. При этом в добывающих скважинах этой же зоны проводят изоляционные работы для снижения притока пластовой жидкости. В нагнетательных скважинах в зонах с пониженной проницаемостью проводят единичные избирательные обработки. Недостатком данного изобретения является то, что при массовой закачке одновременно во все нагнетательные скважины при определенном давлении закачки существует риск резкого неконтролируемого роста трещин авто-ГРП, увеличения обводненности продукции добывающих скважин и снижения нефтеотдачи.

Известен способ по разработке нефтяных залежей с заводнением продуктивных пластов [патент РФ №2209300, С2, Е21В 43/16 опубл. 01.2000 г.], который направлен на обеспечение ликвидации межпластовых и внутрипластовых перетоков на всех скважинах. Способ включает определение участков с возможным межпластовым и внутрипластовым перетоком посредством построения карт изобар и карт значений накопленной компенсации отбора жидкости закачкой. На данных участках выбирают нагнетательные скважины, в которые проводят закачку меченой жидкости, и добывающие скважины, в которых проводят отбор проб. При выявлении реакций закачиваются изолирующие вещества. Недостатком данного изобретения является то, что отсутствует информация о давлении закачки трассера, которое влияет на рост и развитие техногенных трещин.

Известен способ исследования и разработки многопластового месторождения углеводородов [патент РФ №2315863 С2, Е21В 47/10 опубл. 01.2006], который направлен на увеличение объема информации об исследуемых пластах объекта разработки и о пластовых давлениях. Способ включает следующие этапы. В каждый пласт, относящийся к одной нагнетательной скважине, закачивается индивидуальный трассирующий агент при заданном забойном давлении и регистрируется его концентрация в добывающих скважинах. По концентрации агента и скорости его прихода в добывающие скважины определяют следующие параметры: наличие, ориентацию и объемы трещин, скорость фильтрации по ним, их проницаемость, объем закачиваемой в трещины воды, а также гидродинамическую связь нагнетательной и добывающих скважин. Далее меняют значения забойного давления при закачке трассирующего агента и продолжают исследование до устранения неопределенности в параметрах пластов или до достижения оптимального давления нагнетания вытесняющего агента. Недостатком данного изобретения является то, что отсутствует алгоритм предварительного определения давления закачки, и оно подбирается в ходе исследования. При этом на каждом режиме закачки необходимо использовать отличающийся трассирующий агент для того, чтобы определить при каком режиме закачки происходит раскрытие трещины автоГРП. Что приводит к увеличению длительности и стоимости исследований.

Задачей изобретения является разработка способа исследования пластов, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом являются повышение информативности трассерных исследований и сокращение времени их проведения, а также снижение обводненности добывающих скважин, повышение эффективности вытеснения нефти и поддержание пластового давления.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе исследования пластов, выбирают скважины с высокой обводненностью продукции для проведения исследований, выполняют поочередную установку, по меньшей мере, шести штуцеров разного диаметра от большего к меньшему для проведения гидродинамического исследования методом установившихся закачек в нагнетательной скважине, определяют давление смыкания трещины автоГРП на основе анализа индикаторной диаграммы, закачивают один вид трассера, добавленного к вытесняющему агенту, в нагнетательную скважину при давлении выше давления смыкания трещины автоГРП, регистрируют концентрацию трассера на обводненной добывающей скважине и определяют наличие гидродинамической связи между нагнетательной и добывающей скважинами по трещине автоГРП, затем определяют ориентацию и объем трещины автоГРП и проводят мероприятия по ограничению проводимости трещины автоГРП и устранению прорывов вытесняющего агента в добывающую скважину. При этом объем трещины рассчитывают с использованием значения давления смыкания трещины автоГРП.

Осуществление изобретения поясняется иллюстрационными материалами, где

на фиг.1 изображен пример построения индикаторной диаграммы, где №1-№7 номера режимов исследования, в которых меняются диаметры штуцеров;

на фиг.2 - график зависимости концентрации от времени и накопленная масса выноса трассера по добывающей скважине №YY от нагнетательной скважины №ХХ.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.

На месторождении углеводородов, на которых имеются нагнетательные и добывающие скважины с высокой обводненностью продукции выделяют скважины для проведения трассерных исследований с целью определения наличия трещин автоГРП, связывающих нагнетательные и добывающие скважины. Такие трещины приводят к значительной обводненности добывающих скважин, снижению эффективности вытеснения нефти и поддержания пластового давления. Для снижения проводимости трещин автоГРП в нагнетательную скважину производят закачку потокоотклоняющих составов. Для оценки требуемых объемов потокоотклоняющих составов необходимо знать объем трещины.

Предлагаемый способ состоит из двух этапов. На первом этапе в нагнетательных скважинах проводятся гидродинамические исследования на установившихся режимах закачки с целью определения давления смыкания трещины автоГРП. Полученное значение давления смыкания трещины автоГРП используется в дальнейшем для успешного проведения трассерных исследований, т.к. для определения гидродинамической связи между нагнетательной и добывающей скважинами по трещине автоГРП закачка вытесняющего агента с добавлением трассера должна производиться при забойном давлении выше давления смыкания трещины. Также давления смыкания трещины автоГРП используется для расчета объема трещины.

Гидродинамическое исследование на установившихся режимах закачки заключается в изменении забойного давления и приемистости вытесняющего агента на нескольких режимах работы, которое осуществляется посредством установки штуцеров с разным диаметром проходного сечения на устье нагнетательной скважины. Исследование проводится на не менее чем шести режимах закачки одинаковой длительности с последовательной сменой штуцеров от большего диаметра к меньшему штуцеру. Для получения достоверного результата необходимо наличие минимум трех режимов с забойным давлением ниже давления смыкания трещины автоГРП и минимум трех режимов с забойным давлением выше давления смыкания трещины автоГРП. При наличии ранее успешно выполненных гидродинамических исследований на установившихся режимах в исследуемой скважине используется применяемая ранее последовательность смены штуцеров и при необходимости проводятся дополнительные исследования.

Если гидродинамическое исследование проводится впервые на данной скважине, то количество режимов и диаметры штуцеров определяются в ходе проведения исследования. Начиная с режима с максимальным диаметром штуцера, после каждого режима закачки строится индикаторная диаграмма, представляющая собой зависимость забойного давления от приемистости скважины. Контроль над проведением исследования осуществляется с помощью замеров давления на устье скважины и приемистости на каждом режиме. Забойное давление рассчитывается по замерам устьевого давления на заданную глубину.

Длительность каждого режима определяется в зависимости от проницаемости коллектора. Например, в низкопроницаемых коллекторах длительность должна составлять не менее 5 суток, в коллекторах с высокими фильтрационными свойствами - не менее 3 суток.

Определение наличия трещины автоГРП и давления смыкания трещины осуществляется на основе анализа зависимости давления от приемистости (фиг.1). Для этого осуществляется кусочно линейная аппроксимация кривых указанной зависимости, как на фиг.1. О наличии трещины гидроразрыва судят по изменению наклона аппроксимированных участков по отношению к горизонтальной оси. Уменьшение угла наклона с ростом приемистости свидетельствует о наличии трещины и ее раскрытии.

Величина давления смыкания определяется в точке пересечения аппроксимированных прямых. Кажущееся давление смыкания определяется простым отсчетом величины давления в точке пересечения этих прямых (фиг.1). Истинные значения давления смыкания трещины автоГРП определяются с помощью найденных кажущихся на основе дополнительных вычислений.

На втором этапе после проведения гидродинамических исследований на установившихся режимах и определения давления смыкания трещины автоГРП проводятся трассерные исследования. В каждую выбранную нагнетательную скважину единовременно закачивается индивидуальный трассер, различающийся по составу на единственном режиме при давлениях выше найденного давления смыкания трещины автоГРП.

Подбор трассер осуществляется по следующим требованиям: трассер должен хорошо растворяться в закачиваемой воде, но при этом должен как можно меньше растворяться в пластовых флюидах и не содержаться в пластовых жидкостях. Трассер должен быть устойчивым, т.е. сохранять свои физико-химические свойства в пластовых флюидах и не должен препятствовать естественному потоку жидкости. Также трассер должен предоставлять минимальную опасность для персонала, выполняющего работы, и не загрязнять окружающую среду.

Оптимальная масса трассера, время его закачки в нагнетательные скважины и время измерений в соседних добывающих скважинах определяется на основе математического моделирования с помощью гидродинамических симуляторов. Для этого используются результаты решения задач о полях давления и скорости в пласте при наличии трещины. Полученные данные служат исходными для решения конвективно-диффузионных задач о полях концентрации трассера в пласте и в добывающих скважинах, в которых осуществляются измерения концентрации трассера. На основе анализа пространственно-временных зависимостей устанавливаются допустимые и оптимальные значения искомых параметров.

После закачки трассерной жидкости в нагнетательные скважины проводится отбор проб на наличие трассера в добывающих скважинах. Отбор проб начинается в первые часы после закачки в нагнетательную скважину и производится в следующем режиме: первые сутки - 6 проб с промежутком в 30 минут, последующие двое суток - 3 раза в сутки с промежутком в 2 часа, далее 1 раз в сутки. Каждая проба, отобранная с устья добывающей скважины, исследуется на содержание соответствующего типа закаченного трассера. В случае обнаружения трассера в пробе добываемой продукции обводненной скважины проводятся работы по ограничению закачки в соответствующей нагнетательной скважине.

По результатам трассерных исследований с учетом информации о скорости прихода трассера определяют ориентацию и длину трещины. Ориентация трещины соответствует направлению между нагнетательной и добывающей скважиной, в продукции которой выявлено наличие трассера.

Для расчета объема трещины и оценки необходимых объемов потокоотклоняющих составов требуется определение высоты, длины и ширины раскрытия трещины. Высота трещины принимается равной толщине пласта и рассчитывается как разница между абсолютными глубинами кровли и подошвы продуктивных интервалов. Длина трещины автоГРП определяется как разница между расстоянием от нагнетательной до добывающей скважины и суммы полудлин трещин ГРП, проведенных в добывающей и нагнетательной скважине. Если ГРП в скважинах не проводился, то длина трещины автоГРП определяется как расстояние между добывающей и нагнетательной скважиной.

Ширина трещины определяется по формуле (1) с использованием значения давления смыкания трещины, которое определяется на первом этапе по результатам гидродинамического исследования:

где P_ƒ - забойное давление нагнетательной скважины, P_cl - давление смыкания трещины, S_ƒ - жесткость трещины, определяемая по формуле (2)

где Е' - модуль плоской деформации, h - толщина пласта.

Объем трещины между нагнетательной и добывающей скважинами определяется по формуле (3):

где L_ƒ - длина трещины автоГРП.

Далее проводят мероприятия по ограничению проводимости трещины автоГРП и устранению прорывов вытесняющего агента в добывающую скважину. В нагнетательную скважину закачивают потокоотклоняющие составы в количестве не менее одного объема техногенной трещины автоГРП, которые при достижении пластовых термобарических условий сшиваются, и обеспечивают фильтрационное сопротивление. Последующая закачка воды сопровождается изменением фильтрационных каналов и обтеканию зон размещения потокоотклоняющих составов.

Пример конкретного осуществления способа.

Апробация способа была выполнена на опытном участке месторождения П., включающем нагнетательную скважину №ХХ и 20 окружающих ее добывающих скважин. Для определения давления, при котором необходимо проводить закачку вытесняющего агента с трассером, в нагнетательной скважине №ХХ было выполнено гидродинамическое исследование на установившихся режимах закачки, реализованных посредством смены в следующей последовательности величин их диаметров: №1 - 28 мм, №2 - 12 мм, №3 - 10 мм, №4 - 8 мм, №5 - 6 мм, №6 - 5 мм, №7 - 4 мм. На основе результатов измерений приемистостей и давлений построена индикаторная диаграмма (фиг.1). По описанной выше методике осуществлена линейная аппроксимация построенной индикаторной диаграммы, излом которой указывает наличие трещины автоГРП и ее раскрытие при высоких давлениях. Точка излома индикаторной диаграммы, определенная как точка пересечения двух аппроксимирующих прямых, определяет давление смыкания трещины равное 433 атм.

Последующие трассерные исследования осуществлены при давлении выше смыкания трещины. На режиме закачки нагнетательной скважины №ХХ со штуцером 10 мм, приемистостью 297 м³/сут и забойном давлении 451 атм в вытесняющий агент было добавлено 7 кг изобутилового спирта в качестве трассирующего индикатора. После закачки трассера в реагирующих добывающих скважинах проводились отборы проб.

В добывающей скважине №YY, находящейся на расстоянии 710 м в юго-восточном направлении от нагнетающей скважины №ХХ был зафиксирован приход трассера через 1,8 суток после закачки в нагнетательную скважину с максимальной концентрацией 0,0038% на третьи сутки (фиг.2). Таким образом, определено, что между нагнетательной скважиной №ХХ и добывающей скважиной №YY имеется трещина автоГРП. Ориентация трещины автоГРП соответствует направлению между нагнетательной и добывающей скважиной.

Получены следующие параметры трещины автоГРП. Длина трещины равна расстоянию между скважинами №ХХ и №YY за вычетом полудлин трещин ГРП (118 м и 119 м соответственно), т.е. 473 м. Высота трещины соответствует толщине продуктивного пласта между рассматриваемыми скважинами и равна 14,37 м. Ширина трещины, посчитанная по формуле (1) составила 1,1 мм.

Объем трещины определен по формуле (3) и составил 5,79 м³.

После определения параметров трещины были выполнены мероприятия по ограничению проводимости трещины автоГРП в скважине №ХХ. В скважину было закачано 12 м³ потокоотклоняющих составов. После чего в добывающей скважине №YY произошло снижение обводненности продукции с 93% до 50%, дебит нефти увеличился с 3,5 т/сут до 21,3 т/сут при небольшом снижении дебита жидкости с 54 м3/сут до 49 м3/сут.

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при исследовании нефтегазовых пластов с целью снижения обводненности продукции и повышения дебита. Техническим результатом являются повышение информативности трассерных исследований и сокращение времени их проведения, а также снижение обводненности добывающих скважин, повышение эффективности вытеснения нефти и поддержание пластового давления. Предложен способ исследования пластов, в котором выбирают скважины с высокой обводненностью продукции для проведения исследований, выполняют поочередную установку, по меньшей мере, шести штуцеров разного диаметра от большего к меньшему для проведения гидродинамического исследования методом установившихся закачек в нагнетательной скважине, определяют давление смыкания трещины автоГРП на основе анализа индикаторной диаграммы, закачивают один вид трассера, добавленного к вытесняющему агенту, в нагнетательную скважину при давлении выше давления смыкания трещины автоГРП, регистрируют концентрацию трассера на обводненной добывающей скважине и определяют наличие гидродинамической связи между нагнетательной и добывающей скважинами по трещине автоГРП, затем определяют ориентацию и объем трещины автоГРП и проводят мероприятия по ограничению проводимости трещины автоГРП и устранению прорывов вытесняющего агента в добывающую скважину. При этом объем трещины рассчитывают с использованием значения давления смыкания трещины автоГРП. Таким образом, предлагаемый способ повышает эффективность вытеснения нефти за счет повышения информативности трассерных исследований. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ исследования пластов, в котором выбирают скважины с высокой обводненностью продукции для проведения исследований, выполняют поочередную установку, по меньшей мере, шести штуцеров разного диаметра от большего к меньшему для проведения гидродинамического исследования методом установившихся закачек в нагнетательной скважине, определяют давление смыкания трещины автоГРП на основе анализа индикаторной диаграммы, закачивают один вид трассера, добавленного к вытесняющему агенту, в нагнетательную скважину при давлении выше давления смыкания трещины автоГРП, регистрируют концентрацию трассера на обводненной добывающей скважине и определяют наличие гидродинамической связи между нагнетательной и добывающей скважинами по трещине автоГРП, затем определяют ориентацию и объем трещины автоГРП и проводят мероприятия по ограничению проводимости трещины автоГРП и устранению прорывов вытесняющего агента в добывающую скважину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что объем трещины рассчитывают с использованием значения давления смыкания трещины автоГРП.