Технология опробования перспективных горизонтов

Нефть или газ добывают из залежи. Так как подавляющее большинство известных месторождений нефти и газа приурочено к породам осадочного комплекса, то наи­более распространенной формой залежи является продуктив­ный пласт. Продуктивным называется пласт, из которого при существующих методах экономически целесообразно до­бывать нефть (газ) в промышленных масштабах. Порода, слагающая продуктивный пласт и насыщенная нефтью (га­зом), называется коллектором.

Для того чтобы вмещать нефть (газ) и выделять их в до­статочных количествах в скважину, вскрывшую нефтегазо­вую залежь, порода-коллектор должна обладать определенны­ми свойствами. Наиболее важными ее характеристиками яв­ляются пористость (трещиноватость) и проницаемость.

Пористость, как итрещиноватость, - текстурный при­знак горной породы. Под пористостью следует понимать парагенетические нарушения сплошности минерального карка­са горной породы, выражающиеся в наличии множественных зазоров между минеральными зернами или их агрегатами.

По систематизации, предложенной И.М. Губкиным, в за­висимости от размеров поры подразделяются на:

1) сверхкапил­лярные (диаметр более 0,5 мм),

2) капиллярные (диаметр от 0,5 мм до 2 мкм);

3) субкапиллярные (диаметр менее 2 мкм).

Со­вокупность пор образует поровое пространство, форма ко­торого зависит от формы и размера отдельных пор и их взаимосвязи. Пористость определяет свободную емкость гор­ной породы и ее способность вмещать жидкие и газообраз­ные агенты. Коллекторские свойства горной породы зависят от структуры порового пространства.

Принято различать три вида пористости:

1) абсолютную, или физическую – суммарный объ­ем всех пустот (пор) в горной породе.

2) эффективную - включает объем только тех пор, которые сообщаются между собой и в связи с этим могут служить норовыми кана­лами для перетока (фильтрации) жидкости или газа;

3) динамическую - характеристика нефтесодержащей по­роды, она оценивается по объему свободной жидкости в по­рах, способной к замещению.

Количественной характеристикой абсолютной и эффек­тивной пористости являются коэффициенты пористости. Ко­эффициенты абсолютной пористости выражают отношение (в %) суммарного объема пор к объему породы:

Технология опробования перспективных горизонтов - №1 - открытая онлайн библиотека .

Коэффициент эффективной пористости равен отношению (в %) эффективного объема пор к объему породы:

Технология опробования перспективных горизонтов - №2 - открытая онлайн библиотека

Значение коэффициента абсолютной пористости продук­тивных пластов колеблется в весьма широких пределах (от 5 до 40 %). Теоретическая абсолютная пористость имитирован­ного грунта, сложенного из шаров одинакового диаметра, может достигать 47,6 %. Эффективная пористость всегда ни­же абсолютной!

Трещиноватость горной породы - интенсивность развития трещин в массиве (или выделенном объеме) горной породы. Трещиной называется плоский раз­рыв сплошности среды. Количественную оценку трещиноватости горной породы можно проводить по отношению одно­го из показателей трещин (количество, их длина и т.п.) к единице длины, площади или объема горной породы. При определении пористости горной породы трещиноватость может учитываться единым показателем - коэффициентом по­ристости.

Проницаемость горной породы - это физическое ее свойство, выражающееся в способности пропускать под дей­ствием перепада давления жидкость или газ без нарушения минерального каркаса. С проницаемостью горной породы связано явление фильтрации, т.е. перемещение жидкости или газа в пористой среде по поровым каналам, образованным сообщающимися между собой порами или трещинами.

При­нято различать проницаемость:

1) абсолютную - это физичес­кое свойство экстрагированной и высушенной породы, вы­ражающееся в способности пропускать газ,

2) эффективную - это способность пористой среды пропускать через себя одну из фаз (жидкость, газ) при мно­гофазном заполнении;

3) относительную – отношение эффективной проницаемости для неф­ти, воды или газа к абсолютной.

Количественно проницаемость оценивается коэффициен­том проницаемости кп, который в формуле Дарси выражает характер зависимости скорости фильтрации от градиента перепада давления:

Технология опробования перспективных горизонтов - №3 - открытая онлайн библиотека

где 𝛍 - вязкость фильтрующегося флюида.

Коэффициент проницаемости имеет размерность площа­ди (м2).

Проницаемость горной породы зависит как от размеров пор, так и от состава и свойств фильтрующихся сред, кото­рые определяют характер и интенсивность их взаимодейст­вия с породой. По каналам, образованным с верх капиллярны­ми порами, жидкость может свободно перемещаться. Движе­ние жидкости и газа по капиллярным каналам в значитель­ной степени подвержено действию поверхностных сил на контакте жидкость - порода. В породах с субкапиллярными порами сказывается определяющее влияние молекулярных сил и жидкость остается неподвижной. В связи с этим осадочные породы делятся на:

1) проницаемые - имеют эффективную пористость выше 20 % и коэффициент прони­цаемости от сотых долей до нескольких квадратных микро­метров,

2) полупроницаемые - большая часть пор име­ет субкапиллярные размеры. Коэффициент проницаемости для них (0,1 - 10)103 мкм2;

3) практически непроницаемые - имеют субкапиллярную и закрытую пористость и проницаемость ниже 0,1 - 103 мкм2.

Чтобы пласт можно было отнести к продуктивным, поро­да-коллектор должна иметь промышленные запасы и обеспе­чивать промышленную нефтегазоотдачу. Удельное содержа­ние полезного ископаемого [нефти или газа) зависит от мно­гих факторов, и в том числе от пористости породы, а нефтегазоотдача - в первую очередь от проницаемости породы и энергии пласта. Считается, что эффективная пористость по­роды-коллектора промышленного пласта должна быть выше 5 %, а проницаемость - не ниже 1 * 10'3 мкм2.

По величине эффективной пористости породы могут быть подразделены (по И.О. Броду) на коллекторы:

1) большой емкости (эффектив­ная пористость выше 15 %),

2) средней емкости (эффективная пористость от 5 до 15 %) - проницаемость находится в пределах от 5*103 до 1 мкм2,

3) малой емкости (эффективная пори­стость ниже 5 %).

Контрольные вопросы:

1.Что такое заканчивание скважин?

2. Что такое пористость?

3. Сколько существует схем вскрытия продуктивных пластов?

Литература

1. Ангелопуло О.К., Подгорное В.М., Аваков В.Э. Буровые растворы для осложненных условий,- М.: Недра 1988.

2. Аскеров Л.Л., Сулейманов А.Б. Ремонт скважин: Справ, пособие. - М: Недра 1993.

3. Броун СИ. Нефть, газ и эргономика. - М.: Недра. 1988.

4. Броун СИ. Охрана труда в бурении. - М.: Недра. 1981

5. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению: В 3 т.: 2-е изд.. пере раб. и доп. - М: Недра 1993-1995. - Т. 1-3.

6. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважи­не. - М: Недра. 1990.

7. Варламов П.С Испытатели пластов многоциклового действия. - М.: Недра. 19В2.

8. Геолого-технологические исследованин в процессе бурения. РД 39-0147716-102-В?. - Уфа: ВНИИпромгеофизика. 1997.

9. Геолого-технологические исследования скважин / ЛМ. Чекалик, АС. Моисеенко. А.Ф. Шакиров и др. - М.: Недра 1993.

4. Технология опробования перспективных горизонтов.

Для оценки промышленной нефтегазоносности вскрытого сква­жиной геологического разреза проводит специальные исследования, объем и методы которых зависят от целевого назначения скважины. Эти ис­следования направлены на решение следующих задач:

· определение нефте­газоносности отдельных интервалов

· предварительную оценку их про­мышленной значимости,

· получение достоверных данных для подсчета запа­сов

· последующего проектирования системы разработки месторождений,

· определение эксплуатационных характеристик пласта.

Для оценки продуктивности разреза применяю методы:

1. Косвенные - позволяют получить характеристики, косвен­ным образом указывающие на присутствие нефти или газа в исследо­ванном интервале. К косвенным методам относят:

· оперативный геологи­ческий контроль в процессе бурения;

· геофизические методы исследова­ния в скважине.

2. Прямые - базируются на непосредственных свиде­тельствах о присутствии нефти или газа (отбор пробы, получение при­тока и т.д.). Прямые методы требуют вызова притока нефти или газа из пласта.

Наиболее полную информацию об исследуемых нефтегазовых объек­тах можно получить при использовании прямых методов, т.е. основанных на вызове притока из пласта.

В задачу исследования прямым методом входят вопросы:

1) выявление возможности получении притока нефти или газа из исследуемого объекта,

2) отбор проб пластовой жидкости для изучения ее состава и свойств,

3) установления соотношения компонен­тов в пластовом флюиде,

4) оценка возможного дебита из исследуемого объ­екта,

5) измерение пластового давлении,

6) получение исходных данных для первоначальной оценки коллекторских свойств объекта, вскрытого сква­жиной.

В группе прямых методов выделяют стационарные и экспресс-методы. Стационарныеметоды предполагают, что исследование проводят на установившемся режиме фильтрации. Например, метод пробной эксплуатации предусматривает наблюдения в течение длительного времени (до 1 мес и более), при использовании метода установившихся отборов наблюдение и измерения проводят на нескольких режимах, доведенных до стабилизации притока, позволяют получить характеристику пласта и эксплуатационных возможностей скважины.

Исследования по экспресс-методутребуют значительно меньше вре­мени. В его основе лежит контроль за восстановлением давления в ограни­ченном объеме, сообщающемся с продуктивным пластом после вызова при­тока из него.

Иногда для малодебитных скважин применяют экспресс-метод иссле­дования на приток, когда его контролируют по восстановлению предвари­тельно сниженного уровня жидкости в скважине.

По технологии, применяемым техническим средствам и объему полу­чаемой информации исследования по экс пресс-метод у можно подразделить на испытание и опробование.

Задача опробования - вызвать приток флюида из пласта, отобрать его пробу дли анализа, определить свободный дебит скважины. При проведе­нии испытаний ставятся более широкие задачи.

Практикуют два метода испытания скважин:

1) «снизу вверх»

2) «сверху вниз».

1. При использовании метода «снизу вверх»:

· скважину доводят до про­ектной глубины,

· закрепляют обсадной колонной и цементной оболочкой за ней.

Испытания начинают с нижнего объекта, для чего:

1) обсадную колонну против этого пласта перфорируют,

2) осуществляют вызов притока,

3) отбирают пробы пластовой жидкости

4) проводят необходимые измерения.

После за­вершения испытания нижнего объекта:

· устанавливают цементный мост или резиновый тампон выше перфорированного участка, рассчитанный на пе­репад давления до 25 МПа.

· перфорируют обсадную колонну напро­тив выше расположенного объекта,

· испытывают его и переходят к сле­дующему объекту, перемещаясь вверх. Отсюда и название метода «снизу вверх».

Недостатки этого метода:

· загрязняются в открытом стволе пройденные при добуривании скважины пласты;

· возможны искажение результатов ис­следования, а иногда и пропуски продуктивных горизонтов с низким пла­стовым давлением;

· необходимо спускать и цементировать обсадную колон­ну для разобщения опробуемых объектов.

2. Для устранения отмеченных недостатков созданы специальные изме­рительные инструменты, которые позволяют опробовать и испытать каж­дый объект в открытом стволе скважины сразу же после вскрытия. С со­зданием таких инструментов появился новый способ, получивший название метода «сверху вниз».

Для реализации метода «сверху вниз»используют различные глубинные инструменты, которые по конструктивному исполнению, особенностям применения и назначению можно условно разделить на три типа:

1) пластоиспытатели, спускаемые в скважину на колонне труб;

2) аппараты, сбрасывае­мые внутрь колонны бурильных труб сразу после вскрытия бурением на­меченного объекта;

3) аппараты, спускаемые в скважину на каротажном кабеле.

Наиболее полную информацию об исследуемом пласте получают с помощью пластоиспытателя на колонне труб. Аппараты второго и третьего типов позволяют выполнить лишь опробование пласта, поэтому их обычно называют опробователями.

Сбрасываемый внутрь бурильной колонны опробователь позволяет вызывать приток сразу после вскрытия продуктивного пласта и отбирать пробу пластовой жидкости. Для этого над долотом устанавливают специ­альное пакерующее устройство, которое при промывке скважины не пре­пятствует циркуляции бурового раствора по затрубному кольцевому зазору (рис. 2, этап /).

После спуска опробователя в пакерующее устройство открываются каналы, по которым буровой раствор под давлением подается под пакерующий элемент и вызывает ею расширение вплоть до полного контакта со стенками ствола скважины и перекрытия кольцевою зазора; происходит изоляции призабойной зоны скважины от остального ствола (рис. 2, этап //). С повышением давлении внутри бурильной колонны открывается кла­пан в опробователе и давление в подпакерной зоне резко понижается, в результате чего пластовый флюид проникает в скважину (рис. 3, этап III) и попадает в опробователь. Одновременно регистрирующим маномет­ром записывается кривая восстановлении давлении.

Технология опробования перспективных горизонтов - №4 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 2 - Этапы (/-///) работы опробователя, сбрасываемою внутрь бу­рильной колонны: 1 - шлипсовая головка; 2 - грунто-носка; 3 - седло запорного устройст­ва; 4 - впускное окно; 5 - отсекатель; б - пакерующее устройство; 7 - нижнее седло опробователя; 8 - впу­скной клапан; 9 - долото

По истечении времени, отведенного для опробования пласта, давление в бурильной колонне снижают, в результате чего закрывается клапан в опробователе и пакер постепенно возвращается в исходное положение. Опробователь захватывают овершотом и поднимают с помощью каната на по­верхность. Иногда его извлекают на поверхность вместе с бурильной ко­лонной.

3) Опробователь, спускаемый на каротажном кабеле, применяют тогда, когда необходимо исследовать пласт на отдельных уровнях, например, для оценки изменения проницаемости пласт по мощности, для определения положения границы пластовой воды и нефти и т.п.

Из экспресс-методов, применяемых при исследованиях в сква­жине, наиболее распространен способ с использованием испытателя пла­стов, спускаемого на колонне труб.

Его применяют дли испытания объектов сразу после их вскрытия, и поэтому при соблюдении правильной технологии испытания он позволяет получить наиболее достоверную оценку незагрязненного буровым раство­ром пласта.

Испытатель пластов применяют и в обсаженных скважинах:

· при испытании пластов с низким пластовым давлением,

· для очист­ки призабойной зоны,

· для испытания обсадных колонн на герметичность и выявления в них участков нарушения герметичности

· при других рабо­тах, когда в ограниченном объеме ствола скважины надо создать депрес­сию.

Современный пластоиспытатель включает инструменты, аппараты и приборы, скомпонованные воедино дли выполнения функций, необходи­мых при испытании пласта и проведении измерений - такой испытатель на­зывают комплектом испытательных инструментов (КИИ). Применяю­щиеся в настоящее время комплекты пластоиспытателей носят название КИИ - ГрозУфНИИ. Имеется несколько типоразмеров пластоиспытателей, которые охватывают весь диапазон диа­метров скважин от 76 до 295,3 мм