Разработка методики геофизических исследований действующих скважин для изучения профиля притока газа

Эффективное решение поставленных задач возможно только на основе применения комплекса методов и средств геофизических исследований действующих скважин (ГИС) и промысловых устьевых измерений.

Методы ГИС в действующих скважинах в процессе контроля за эксплуатацией неоднородных по площади и разрезу многопластовых месторождений являются одним из основных источников получения информации о пласте и скважине на любой стадии разработки.

Эти методы позволяют выделить границы газонасыщенных и газо-отдающих интервалов и оценить их дебиты и фильтрационно-ёмкостные параметрыизучить распределение термобародинамических характеристик потока (скорость, температура, давление, плотность, фазовый состав и другие параметры флюида) в интервале исследования на различных режимах работы скважины, определить текущие эксплуатационные параметры пласта, скважины и месторождения в целом и проследить их изменение во времени.

В последнее время роль газогидродинамических (ГДИ) методов, применяемых при контроле за разработкой месторождений и подземных хранилищ газа (ПХГ), и диапазон решаемых ими задач растёт. Это связано с появлением как новой аппаратуры и методов исследования, так и с совершенствованием обработки результатов измерений, что получило широкое отражение в работах отечественных и зарубежных исследователей.

Отечественной и зарубежной практикой установлено, что для выбора оптимального режима эксплуатации скважины и месторождения в целом необходимо при контроле за разработкой газовых месторождений и подземных хранилищ газа (ПХГ) повысить информативность, точность и детальность измерений, а также усовершенствовать методы и технологию проведения ГИС и интерпретации получаемых данных.

Методика проведения исследований в действующих эксплуатационных скважинах и интерпретации получаемых результатов разработаны, в основном, для нефтяных и гидрогеологических скважин. Применительно к газовым и газоконденсатным месторождениям имеющиеся рекомендации не всегда применимы.

Отсутствие единой методики проведения исследований в интервалах притока газа и обработки получаемых результатов, надлежащего аппаратурного обеспечения, недостаточность данных о влиянии сква-жинных условий на результаты измерений резко снижают информативность исследований.

Таким образом, задачи повышения информативности и точности результатов ГИС и создания более совершенных методов и технологии проведения исследований в эксплуатационных газовых скважинах требуют своего дальнейшего решения.

Настоящая работа посвящена повышению эффективности и информативности комплекса газогидродинамических методов, применяемых при контроле за эксплуатацией действующих газовых скважин. Основное внимание было уделено методам, регистрирующим термодинамические параметры потока (расходометрия, влагометрия и др.), как наиболее информативным с точки зрения определения эксплуатационных параметров газоотдающих интервалов и скважины в целом.

Основной целью диссертации является разработка более совершенной методики проведения исследований, обработки получаемых результатов в действующих скважинах, а также методов и средств измерения, повышающих информативность ГДИ.

В связи с поставленной целью в диссертационной работе решены следующие задачи:

— Рассмотрены и предложены типовые комплексы методов ГИС для решения основных задач контроля за разработкой газовых месторождений;

— Исследованы теоретически и на модели погрешности в определении скорости потока газа, возникающие в процессе проведения исследования в действующих газовых скважинах;

— Разработаны и обоснованы рекомендации по совершенствованию методики обработки результатов ГИС в действующих скважинах при изучении профиля притока газа;

— Предложена и аналитически исследована' модель структуры газожидкостной смеси, которая удовлетворительно описывает процессы, происходящие в объеме диэлькометрического датчика при движении потока газа и на этой основе разработано устройство для определения содержания воды в потоке газа;

— Предложен способ и оценена возможность определения мест притока газа в интервалах, перекрытых насосно-компрессорными трубами (НКТ);

Опробование и применение разработанных методик проведения исследований и обработки данных ГИС при контроле за разработкой проводилось на месторождениях природного газа СССР.

В основу диссертации легли работы, выполненные автором в тематической партии треста «Союзгазгеофизика» и производственных подразделениях этого треста за период с 1974 по 1983 г. г. и совместные работы с ФЕБ «Геофизика» Министерства геологии ГДР.

В первой главе диссертационной работы дана общая характеристика задач, возникающих при контроле за разработкой месторождения газа, и методов их решения. Здесь же анализируются методы и методика проведения исследований действующих газовых скважин и предлагаются типовые комплексы ГИС и технология проведения работ по скважине. Основное внимание уделено методам газодинамического каротажа, применяемым при изучении движения флюида из пласта в ствол скважины и в стволе скважины: термометрия, рас-ходометрия, радиометрия и др.

Во второй главе на примере расходометрии действующих газовых скважин дан аналитический анализ погрешностей, обусловленныхскважинными условиями проведения исследований, и приведены результаты проверки теоретических расчетов на модели, имитирующей условия движения флюида в интервале поступления газа в ствол скважины. На основе полученных результатов даны практические рекомендации по повышению точности расходометрии.

Результаты изучения на модели эксплуатационной скважины факторов, влияющих на структуру потока газа, представляют интерес и для других методов, используемых при ГДИ, а полученные выводы имеют более общее значение и справедливы для таких методов исследования газовых скважин, как плотнометрия, влагометрия, высокочувствительная термометрия и др., на что автором обращается внимание в соответствующих разделах работы.

Третья глава посвящена комплексной интерпретации результатов исследования эксплуатационных действующих газовых скважин с использованием разработанной автором методики проведения и обработки результатов ГИС на месторождениях природного газа СССР, которые позволили повысить информативность методов ГИС при определении термобародинамических характеристик потока и параметров газоотдачи интервалов и скважины в целом. Получаемая качественная и количественная информация о пластах позволяет использовать данные ГИС действующих скважин для оценки работы месторождения в целом и выбора оптимального режима разработки пласта, скважины и месторождения.

В четвертой главе рассмотрены вопросы повышения информативности методов ГИС при контроле газовых скважин за счет внедрения новых методов и аппаратуры. Дано теоретическое обоснование способа определения мест притока газа в ствол скважины из интервалов, перекрытых НКТ. Приведены результаты моделирования, подтверждающие эффективность предложенного способа.

Предложена и аналитически исследована модель структуры газожидкостной смеси и на этой основе разработан прибор, регистрирующий содержание жидкости в потоке газа. Приведены результаты лабораторных и скважинных испытаний действующего макета прибора, которые подтвердили правильность выбранного направления.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность своему научному руководителю, сотрудникам кафедры ГИС МИНХ и ГП, руководству треста «Союзгазгеофизика», ПО «Туркменгазпром», а также коллективу тематической партии треста за советы и консультации, которые он получал в процессе выполнения работы.

Автор благодарен доктору технических наук Р. А. Резванову за ценные советы и замечания, которые автор использовал при работе над диссертацией.

— 139-ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Основным направлением в развитии методов ГИС, применяемых при контроле за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений, в настоящее время является переход от качественных методов интерпретации к количественным.

Исследования, выполненные в настоящей работе, свидетельствуют о том, что за счет усовершенствования методов и методики исследования скважин, а также интерпретации получаемых материалов, информативность и эффективность геофизических исследований, используемых при контроле за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений, может быть повышена.

Наиболее существенные результаты работы, определяющие ее научную и практическую значимость, заключаются в следующем.

1. Теоретически изучено влияние структуры потока, диаметра скважины, эксцентричности прибора и скважины на точность результатов изучения газодинамических характеристик потока газа.

2. Впервые для газового потока в скважине теоретически обосновано и практически на модели установлено, что наиболее существенными факторами, влияющими на точность результатов, являются: а) изменение структуры потока в интервале поступления газа в ствол скважины (вносит в измеряемый параметр ошибку до 20 $ и более) — б) смещение прибора относительно оси скважины (приводит к появлению погрешности в оценке регистрируемого параметра до нескольких десятков процентов) — в) изменение эффективной площади сечения колонны, при внесении в нее прибора (приводит к появлению погрешности в измерении дебита газа на 20 $ и более);

3. На основе сравнительного анализа выявленных методических погрешностей даны практические рекомендации по их учету и устранению.

4. Предложена номограмма для выбора оптимальной скорости записи расходометрии с целью обеспечения сопоставимости результатов записи как на отдельных точках, так и в процессе движения прибора.

5. Предложен и защищен авторским свидетельством способ определения мест притока газа из интервалов, перекрытых НКТ, основанный на локальном прогреве участков НКТ и изучения темпа их охлаждения. Проведена научно-исследовательская разработка сква-жинного устройства и изготовлен его макет.

6. Предложены и аналитически исследованы модели структуры газожидкостной смеси в потоке газа, и на этой основе разработано и изготовлено устройство для определения содержания воды в газовом потоке для высоких температур и давлений.

7. Разработана и внедрена аппаратура, регистрирующая распределение жидкости в потоке газа в интервале притока газа.

8. Предложен и обоснован оптимальный набор методов и датчиков для решения задач контроля за один спуско-подъем. На этой основе разработан и изготовлен действующий макет комплексного прибора, которым были проведены исследования (более 20) скважин на Шатлыкском, Кирпичлинском, Советабадском и других месторождениях.

Рекомендации по применению усовершенствованных методик и средств измерения опробованы с положительным результатом при исследовании скважин на газовых месторождениях Туркменской ССР. Часть их вошла в подготавливаемый руководящий документ по исследованию действующих газовых скважин.

Дальнейшие работы по повышению информативности и эффективности газогидродинамических методов, применяемых при контроле за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений, следует вести в следующих направлениях.

1. Детальное аналитическое изучение процессов движения многофазных сред в стволе скважины и влияние их на результаты измерений методов ГИС.

2. Совершенствование и разработка аппаратуры и методов контроля технического состояния ствола эксплуатационных скважин.

3. Тщательное изучение движения многофазных сред в пласте, прискважинной зоне и скважине для выделения и прогнозирования интервалов обводнения в скважине.

4. Изучение фильтрационно-емкостных и термобародинамических характеристик газоотдающих интервалов и на этой основе создание методики по выбору оптимального безводного режима работы скважины.