Приложение А
(рекомендуемое)
(рекомендуемое)
Теоретические и методические основы гидродинамических исследований скважин и пластов со сложными траекториями нестационарных течений (горизонтальных и условно вертикальных скважин)
Современные гидродинамические методы исследования скважин (ГДИС) являются дальнейшим развитием и существенным дополнением широко известных, традиционных ГДИС на базе линейной теории упругого режима при плоскорадиальной фильтрации. В таблице А1 представлены некоторые сравнительные их характеристики. Области приложения методов обработки KBД и типовые формы забойных КВД-КПД (с учетом влияния объема ствола скважины - ВСС и скин-фактора S) при плоскорадиальной фильтрации иллюстрируются на рисунке A1, a схема снятия КПД-КВД на рисунке А2.
Таблица А1. Сравнительные характеристики традиционных и современных гидродинамических методов исследования скважин на базе линейной теории упругого режима фильтрации
┌───────────────────┬───────────────────────────────────────────────────┐
│ Характеристики │ Методы ГДИС по КПД-КВД │
│ ├───────────────────────┬───────────────────────────┤
│ │ традиционные │ современные │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│при анализе данных │скорость изменения │дополнительно используется │
│используются │давления во времени │темп изменения давления │
│ │Р (t) │dP (t) │
│ │ заб │ 3 │
│ │ │────── │
│ │ │ dt │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│используется │только │сложных конфигураций │
│концепция │плоскорадиального │траекторий неустановившейся│
│ │притока к вертикальной │фильтрации к скважинам │
│ │скважине j = 1 │(горизонтальным и др.) j = │
│ │ │0; 1; 2. Сложные МПФС │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│применяемые │с механическими │электронные с │
│глубинные манометры│датчиками давления │пьезокварцевыми датчиками │
│ │(геликсные, │давления │
│ │поршневые...) │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│вид регистрации │в основном на бланке │в электронной памяти │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│продолжительность │до 1-15 │до 20-500 │
│времени │ │ │
│регистрации, сутки │ │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│объем памяти, точек│от нескольких до │от 1000 до 500000 │
│регистрации │нескольких десятков │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│порог │ -3 -4 │ -5 -6 │
│чувствительности, │1,4 x 10 - 7 x 10 │5 х 10 - 7 x 10 │
│МПа │ │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│расшифровка, │часто ручная с помощью │компьютерные технологии │
│"считывание" данных│компаратора │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│обработка данных, │с выделением │вспомогательные │
│графические │характерных точек, │автоматизированные │
│построения, │иногда с помощью │компьютерные технологии - │
│выделение │компьютера │программные комплексы с │
│характерных │ │использованием производных │
│участков КВД-КПД, │ │давления │
│гидропрослушива- │ │ │
│ние... │ │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│число оцениваемых, │ kh ж │4 и более -> К ; К ; │
│определяемых │2-3 -> ──; -────;(S?) │ r в │
│параметров, │ м r │ К │
│качество │ c.пр │kh r │
│информационного │ │──; S; кв. корень (──); │
│обеспечения │ │ м K │
│ │ │ в │
│ │ │структура потока... │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│затраты на │относительно низкие │сравнительно высокие │
│исследования │ │ │
│скважин │ │ │
├───────────────────┼───────────────────────┼───────────────────────────┤
│информационная │хорошая │высокая │
│эффективность │ │ │
└───────────────────┴───────────────────────┴───────────────────────────┘
┌───────────────────┬───────────────────────────────────────────────────┐
1. Теоретические и методические основы исследования скважин по КПД-КВД
1.1. Внедрение горизонтальных скважин, новых технологий разработки сложнопостроенных нефтяных и газовых месторождений, с трудно извлекаемыми запасами, аномальными (неньютоновскими) свойствами нефтей выдвигает научно-техническую проблему дальнейшего развития и совершенствования комплекса взаимосвязанных составляющих элементов гидродинамических исследований скважин и пластов (ГДИС) со сложными траекториями фильтрации. К таким элементам системы ГДИС относятся теоретические основы (рисунок A3), техника и технология проведения (замеры - регистрация с помощью глубинных приборов изменений во времени забойных давлений, дебитов, температур), методы и процедуры обработки и интерпретации данных промыслово-экспериментальных исследований, оценка результатов ГДИС горизонтальных и гидродинамически несовершенных вертикальных скважин.
Основные принципиальные отличия ГДИС горизонтальных скважин от вертикальных заключаются в нетрадиционных сложных конфигурациях фильтрационных течений, отличных от плоскорадиальных потоков.
Разработанные за последние годы высокоточные глубинные электронные манометры с пьезокварцевыми датчиками давления и глубинные комплексы с сопутствующим компьютерным обеспечением позволяют использовать при анализе данных ГДИС темпы изменения давления, а значит соответствующие процедуры на базе логарифмических производных давления. Это резко улучшает качество интерпретации и увеличивает число определяемых параметров продуктивных пластов.
Источники исходной информации
1.2. Основной научной идеей исследования горизонтальных скважин является концепция приближенного моделирования неустановившихся фильтрационных потоков со сложными конфигурациями траекторий течения путем их схематизации во времени и пространстве простейшими одномерными фильтрационными потоками и их комбинациями при решении обратных задач подземной гидромеханики в приложении к ГДИС, а также приближенное математическое моделирование и схематизация сложной картины фильтрации неньютоновских нефтей зонально-неоднородными пластами с подвижными условными границами раздела зон фильтрации нефти с разрушенной и не разрушенной структурой и диагностика параметров этих зон.
1.3. Современные ГДИС рассматриваются как система с неопределенностями, как слабоструктурированная проблема системного анализа. Такой системный подход служит методическим средством изучения проблемы ГДИС и позволяет использовать интегральный эффект системы при создании идеализированных моделей пластовых фильтрационных систем (МПФС), отражающих реальные объекты - продуктивные пласты, в том числе и горизонтальные скважины со сложными траекториями фильтрации.
1.4. МПФС - это мультидисциплинарный синтез прямых и обратных задач подземной гидромеханики, цикла нефтегазопромысловых и других дисциплин, ее трансформации и формализация для предлагаемого выделения новых диагностических (идентификационных) признаков (ДП) разных МПФС (рисунок А4) с тем, чтобы, создав банк-каталог различных прогностических теоретических имитационных МПФС по этим ДП можно было бы с наибольшей вероятностью распознавать, выделять альтернативные варианты МПФС при обработке промысловых данных (в том числе со сложными траекториями для горизонтальных скважин и их простейшими составляющими) и интерпретировать - оценивать их параметры с помощью специально разработанных приемов и процедур экспертных оценок.
Сложные пространственные конфигурации траектории фильтрации предлагается приближенно схематизировать простейшими одномерными фильтрационными потоками и их комбинациями, что позволяет обеспечивать, в конечном счете, их приближенное математическое моделирование и изучение методами математической физики.
1.5. К числу простейших одномерных потоков МПФС относятся: линейный (прямолинейно-параллельный) фильтрационный поток - ЛФП, (плоско) радиальный - РФП, (радиально) сферический - СФП и их комбинации - билинейный фильтрационный поток (БЛФП), псевдорадиальный (ПРФП), период влияния ствола скважины (ВСС).
Линейное дифференциальное уравнение пьезопроводности для простейших одномерных потоков и их МПФС представляется в виде
2
d P j dP 1 dP
─── + ─ x ── = ─ х ──, (A1)
2 r dr ж dt
dr
где Р - давление;
r - радиальная координата расстояния;
t - время;
j - коэффициент размерности пространства одного измере-
ния, j = 0; 1; 2 для прямолинейно-параллельного,
плоскорадиального и радиально-сферического потоков
соответственно;
k
ж = ─── - коэффициент пьезопроводности;
мв#*
мю - вязкость флюида в пластовых условиях;
бета* - коэффициент упругоемкости пласта.
1.6. Решение прямых и обратных задач подземной гидромеханики и их соотношение в приложении к ГДИС с выделением ДП и методология обработки и интерпретации КПД-КВД анализируются на примере так называемого метода без учета притока (касательной, полулогарифмической анаморфозы, МДН) (рисунок А5).
2. Методические рекомендации по определению скин-фактора по данным КПД-КВД
2.1. Влияние неоднородности пласта на КВД-КПД при плоскорадиальном притоке к скважине, находящейся в центре круговой зоны радиуса r_s (с параметрами k_s и r_s) в бесконечном пласте с проницаемостью k, изучалось В.Н. Щелкачевым (1951 г.), Г.И. Баренблаттом и В.А. Максимовым (1958 г.) и другими исследователями (анализировалось одновременное влияние неоднородности и послеэксплуатационного притока - ВСС). Учет этого вида неоднородности, по существу скин-фактора S, осуществляется через приведенный радиус скважины r_спр в различных формах записи:
k k
── ── - 1
k k
r s r s
c c -s
r = (──) x r = r x (──) = r x e =