Способ контроля за разработкой нефтегазовых месторождений Российский патент 2025 года по МПК E21B43/00 G01C15/04 

Изобретение относится к области разработки нефтегазовых месторождений и может быть использовано для контроля за их разработкой.

Впервые в отечественной практике способ контроля за разработкой газового месторождения путем повторного измерения высотного положения точек земной поверхности над месторождением был использован на Северо-Ставропольском месторождении. На территории этого месторождения было проведено нивелирование еще до открытия месторождения (в 1928-1947 гг.), что позволило оценить амплитуды оседания земной поверхности в результате разработки месторождения путем повторного нивелирования по тем же ходам в 1961 и 1962 гг. (О деформации земной поверхности на разрабатываемом Североставропольском месторождении газа / Ю.В. Терновой, В.Н. Сергеев, В.Г. Гниловский, К.А. Белов, И.Н. Сафронов // Докл. АН СССР. - 1985. - Том 164. - №4. - С. 885-888).

Известно обоснование основных принципов контроля за разработкой месторождений углеводородов путем создания маркшейдерско-геодезических полигонов для контроля изменения высотного положения земной поверхности над разрабатываемым месторождением в результате деформационных процессов (Калугин А.В. Обоснование принципов создания маркшейдерско-геодезических полигонов для контроля сдвижения земной поверхности при разработке нефтяных месторождений в условиях Западной Сибири. Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. Екатеринбург, 2002, 20 с.). При реализации этого способа контроля за разработкой месторождения проектируется и строится специальный маркшейдерско-геодезический полигон, что требует значительных материальных затрат.

Наиболее близким к описываемому является способ контроля деформационных процессов земной поверхности при разработке месторождений нефти и газа, включающий создание на месторождении геодинамического полигона (ГДП) с размещением опорных реперов за границей зоны предполагаемых с движений земной поверхности и рабочих реперов - на площади контролируемого месторождения, замер изменения высотного положения реперов относительно опорных реперов в результате нивелирных исследований по профильным линиям созданного геодинамического полигона и определения по результатам этих исследований изменения высотного положения земной поверхности над разрабатываемым месторождением из-за техногенных процессов в результате его разработки (Кашников Ю.А., Беляев Е.С., Согорин А.А. Маркшейдерское обеспечение разработки месторождений нефти и газа. М.: Недра, 2018. 454 с.).

Однако при реализации этого способа для образования сети профильных линий геодинамического полигона также необходимо заложение специальных реперов с достаточной глубиной закладки, обеспечивающей их стабильное положение при промерзании или оттаивании грунта, наличия вечной мерзлоты, степени заболоченности местности и пр. В результате создание ГДП на разрабатываемом месторождении требует значительных материальных затрат.

Технической задачей описываемого изобретения является снижение затрат на создание геодинамического полигона для контроля за разработкой нефтегазового месторождения.

Технический результат достигается тем, что при реализации способа, включающего сооружение геодинамического полигона с размещением рабочих реперов полигона на площади контролируемого месторождения и опорных реперов за границей месторождения вне зоны влияния процесса разработки месторождения на окружающую водонапорную систему, замер высотного положения рабочих реперов до и периодический в процессе разработки месторождения и определение величины оседания земной поверхности над ним, в качестве рабочих реперов геодинамического полигона используют устьевые арматуры эксплуатационных и наблюдательных скважин на площади контролируемого месторождения, а для опорных реперов используют устьевые арматуры наблюдательных скважин за границей месторождения, при этом в качестве контролируемого уровня реперов используют верхнюю плоскость устьевой арматуры. При этом во время замера высотного положения рабочих реперов замеряют температуру окружающей среды, а при определении их высотного положения в процессе разработки делают поправку с учетом разности температур до и в процессе разработки месторождения, а также разности высот устьевых арматур как соседних реперов геодинамического полигона.

Сущность описываемого изобретения заключается в следующем.

В результате поисково-разведочного и последующего эксплуатационного бурении скважин на рассматриваемом месторождении нефти или газа создается сеть скважин, охватывающая все площадь месторождения. Для контроля за техногенными деформационными процессами, протекающими из-за снижения начального пластового давления в продуктивных пластах при разработке месторождения, предложено использовать устьевые арматуры сооруженных скважин. Из скважин проектируется геодинамический полигон с организацией сети профильных линий по площади месторождения. При этом устьевые арматуры скважин, оказавшихся за контуром продуктивности, вне зоны влияния процесса разработки на окружающую месторождение водонапорную систему, используют в качестве опорных реперов создаваемого ГДП. Устьевые арматуры скважин, пробуренных внутри контура продуктивности (эксплуатационные, наблюдательные и пр.), используют как рабочие репера профильных линий. В качестве контролируемого уровня реперов служит верхняя плоскость устьевых арматур (например, буферных задвижек), которыми оборудуются все скважины при их сооружении.

При сооружении скважин все обсадные колонны (кондуктор, промежуточные и эксплуатационная) цементируются по всей длине, поэтому устьевые арматуры скважин, используемые в качестве реперов, отвечают всем требованиям, предъявляемым к ним по условиям сохранения стабильности.

Первый замер высотного положения устьевых арматур скважин в результате нивелирных исследований по профильным линиям созданного ГДП выполняют до ввода месторождения в разработку. Данный замер является фоновым или нулевым. Далее в процессе разработки месторождения периодически нивелирные исследования повторяют. Сравнение получаемых высотных положений устьевых арматур скважин с фоновыми позволяет судить об интенсивности развития деформационных процессов в дренируемых продуктивных пластах как во времени, так и по площади месторождения.

Для исключения ошибок замеров высотного положения реперов из-за измения длин устьевых арматур за счет разности температур окружающей среды при фоновых (до разработки месторождения) и рабочих (в процессе разработки месторождения) замерах, учитывается температурная поправка изменения высоты устьевой арматуры (Δh):

Δh=h ⋅ Δt ⋅ К, где h - высота устьевой арматуры рассматриваемой скважины при фоновых замерах; Δt - разность температур при фоновых и рабочих замерах; К -коэффициент теплового расширения (для стали К ≈ 0,00001 1/°С). Из приведенного выражения очевидно, что при условии равенства замеряемых температур поправка обнуляется. Также обнуляется данная поправка на любом шаге замеров на профильных линиях ГДП при условии равенства высот устьевых арматур скважин на этом шаге, поскольку разность фиксируемых высот реперов при фоновых и рабочих замерах будет зависеть только от техногенных процессов.

Для исключения минимальных возможностей влияния осевых нагрузок, действующих на обсадные эксплуатационные колонны при развитии техногенных деформационных процессов в дренируемых пластах, на высотное положение устьевых арматур при выборе скважин, используемых для ГДП, предпочтение отдается скважинам, построенным без опоры на забой, с наклонно-направленным или горизонтальным исполнением интервала скважины в продуктивных пластах месторождения (патент RU 2772391, 2022).

При бурении дополнительных эксплуатационных или наблюдательных скважин в процессе эксплуатации месторождения данные скважины также могут быть использованы в качестве дополнительных реперов для развития созданного ГДП. Периодические замеры по данным скважинам могут служить для оценки текущего изменения высотного положения земной поверхности в местах их расположения в результате разработки месторождения.

Реализация изобретения позволяет с использованием имеющегося фонда эксплуатационных и наблюдательных скважин создавать геодинамический полигон для контроля за техногенными деформационными процессами, протекающими на месторождении в процессе его разработки.

Изобретение относится к способу контроля за разработкой нефтегазовых месторождений. Техническим результатом является снижение затрат на создание геодинамического полигона для нефтегазового месторождения. Способ включает сооружение геодинамического полигона с размещением рабочих реперов полигона на площади контролируемого месторождения и опорных реперов за границей месторождения вне зоны влияния процесса разработки месторождения на окружающую водонапорную систему. Также включает замер высотного положения рабочих реперов до и периодический в процессе разработки месторождения и определение величины оседания земной поверхности над ним. В качестве рабочих реперов геодинамического полигона используют устьевые арматуры эксплуатационных и наблюдательных скважин на площади контролируемого месторождения. Для опорных реперов используют устьевые арматуры наблюдательных скважин за границей месторождения. В качестве контролируемого уровня реперов используют верхнюю плоскость устьевой арматуры. Во время замера высотного положения рабочих реперов замеряют температуру окружающей среды. При определении высотного положения рабочих реперов в процессе разработки делают поправку с учетом разности температур до и в процессе разработки месторождения, а также разности высот устьевых арматур как соседних реперов геодинамического полигона.

Способ контроля за разработкой нефтегазовых месторождений, включающий сооружение геодинамического полигона с размещением рабочих реперов полигона на площади контролируемого месторождения и опорных реперов за границей месторождения вне зоны влияния процесса разработки месторождения на окружающую водонапорную систему, замер высотного положения рабочих реперов до и периодический в процессе разработки месторождения и определение величины оседания земной поверхности над ним, отличающийся тем, что в качестве рабочих реперов геодинамического полигона используют устьевые арматуры эксплуатационных и наблюдательных скважин на площади контролируемого месторождения, а для опорных реперов используют устьевые арматуры наблюдательных скважин за границей месторождения, при этом в качестве контролируемого уровня реперов используют верхнюю плоскость устьевой арматуры, при этом во время замера высотного положения рабочих реперов замеряют температуру окружающей среды, а при определении их высотного положения в процессе разработки делают поправку с учетом разности температур до и в процессе разработки месторождения, а также разности высот устьевых арматур как соседних реперов геодинамического полигона.