Разработка месторождений

5. Исследование скважин

Цель исследования скважин заключается в определении ее продуктивности, получении данных о строении и свойствах продуктивных пластов, оценке технического состояния скважин. Существуют следующие методы исследований скважин и пластов: гидродинамические, дебитометрические, термодинамические и геофизические.

Гидродинамические исследования. Гидродинамические методы подразделяются на: - исследования скважин при установившихся отборах (снятие индикаторных диаграмм); - исследование скважин при неустановившихся режимах (снятие коэффициента восстановления давления (КВД) и коэффициента полезного действия (КПД)); - исследование скважин на взаимодействие (гидропрослушивание).

Сущность метода исследования на установившихся режимах заключается в многократном изменении режима работы скважины и, после установления каждого режима, регистрации дебита и забойного давления.

Коэффициент продуктивности скважин определяют с помощью уравнения

(3)

где Q - дебит скважины; К - коэффициент продуктивности; Р_пл, Р_заб - пластовое и забойное давления, соответственно; n - коэффициент, равный 1, когда индикаторная линия прямая; n<1, когда линия выпуклая относительно оси перепада давления; n>1 когда линия вогнутая относительно оси перепада давления.

При дальнейшей обработки исследований дополнительно определяют коэффициент проницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП), подвижность нефти в ПЗП, гидропроводность ПЗП, а также ряд дополнительных параметров. Исследование скважин на неустановившихся режимах заключается в прослеживании скорости подъема уровня жидкости в насосной скважине после ее остановки и скорости восстановления забойного забойного давления после остановки фонтанной скважины (снятие КВД).

Таким же образом можно исследовать и нагнетательные скважины, регистрируя скорость падения давления на устье после ее остановки (снятие КПД). По полученным данным определяют коэффициент проницаемости пласта, подвижность нефти в пласте, гидропроводность пласта, пьезопроводность пласта в зоне дренирования скважины, а также скин-эффект (степень загрязнения ПЗП). Исследование скважин на взаимодействие заключается в наблюдении за изменениями уровня или давления, происходящими в одних скважинах (реагирующих) при изменении отбора жидкости в других соседних скважинах (возмущающих). По результатам этих исследований определяют те же параметры, что и при исследовании скважин на неустановившихся режимах. Отличие заключается в том, что эти параметры характеризуют область пласта в пределах исследуемых скважин.

Для измерения давления на забое скважин используют абсолютные и дифференциальные (регистрируют приращение отклонения от начального давления) манометры. По принципу действия скважинные манометры подразделяют на: - пружинные, в которых чувствительный элемент - многовитковая, геликсная, трубчатая пружина; - пружинно-поршневые, в которых измеряемое давление передается на поршень, соединенный с винтовой цилиндрической пружиной; - пневматические, в которых измеряемое давление уравновешивается давлением сжатого газа, заполняющего измерительную камеру.

Дебитометрические исследования. Сущность метода исследований профилей притока и поглощения заключается в измерении расходов жидкостей и газов по толщине пласта. Скважинные приборы, предназначенные для измерения притока жидкости и газа (дебита) называются дебитомерами, а для измерения поглощения (расхода) - расходомерами. По принципу действия скважинные дистанционные дебитомер и расходомеры бывают: турбинные, пружинно-поплавковые и с заторможенной турбинкой на струнной подвеске. Кроме своего основного назначения, скважинные дебитомеры и расходомеры используют и для установления затрубной циркуляции жидкости, негерметичности и мест нарушения эксплуатационной колонны, перетока жидкости между пластами.

Термодинамические исследования. Термодинамические исследования основаны на сопоставлении геотермы и термограммы действующей скважины. Геотерма снимается в простаивающей скважине и дает представление о естественном тепловом поле Земли. Термограмма фиксирует изменение температуры в стволе скважины. С помощью данных исследований можно определить интервалы поглощающих и отдающих пластов, а также использовать полученные результаты для: определения затрубной циркуляции; перетока закачиваемой воды и места нарушения колонны; определения высоты подъема цементного раствора за колоннами после их цементирования.

Геофизические исследования. Геофизические методы исследования скважин включают в себя различные виды каротажа электрическими, магнитными, радиоактивными акустическими и другими методами с целью определения характера нефте-, газа- и водонасыщенности пород, а также некоторые способы контроля за техническим состоянием скважин.

6. Установление технологического режима работы газовых скважин

На основании систематических исследований работы всей залежи в целом и каждой скважины в отдельности устанавливается технологический режим работы скважины. Технологическим режимом называется такой режим работы скважины, при котором учитывается многообразие факторов, обеспечивающих нормальную ее эксплуатацию. К факторам, которые прямо или косвенно определяют нормальную работу залежи в целом и каждой скважины в отдельности, можно отнести: а) подошвенные воды; б) коллекторы с несцементированными песками.

Подошвенные воды. При проникновении подошвенной воды в газонасыщенную часть пласта нарушается нормальный приток газа к забою скважин и срывается их эксплуатация.

Прорыв подошвенной воды может происходить по двум причинам:

1) вследствие неудовлетворительного цементирования эксплуатационной колонны, которое способствует проникновению воды по заколонному пространству (между породой и эксплуатационной колонной);

2) из-за поднятия конуса воды.

Первая причина относительно легко устраняется путем закачки цементного раствора под высоким давлением в заколонное пространство.

Для устранения второй причины необходимо выполнить довольно большой комплекс предварительных работ до окончательного ввода скважины в эксплуатацию, а в процессе работы ее соблюдать определенные условия.

Известно, что подъем конуса воды проходит по мере извлечения газа из скважин и тем быстрее, чем больше депрессия, допускаемая при работе скважины. Следовательно, если бы с самого начала освоения скважины до ее пуска в окончательную эксплуатацию удалось создать благоприятные условия для извлечения газа при минимальных депрессиях, то несомненно можно было бы предотвратить преждевременный прорыв подошвенной воды, и следовательно, преждевременное обводнение скважины. Поэтому при наличии подошвенной воды необходимо в каждой скважине осуществить комплекс мероприятий по повышению проницаемости призабойной зоны путем гидравлического разрыва пласта, кислотной обработки, гидропескоструйной перфорации и т. д. При этом удается одно и то же количество газа получить при меньших депрессиях.

Несцементированный коллектор. Он очень мешает нормальпой работе скважины. В процессе эксплуатации скважины, если допускаются большие депрессии, вместе с газом на поверхность поступают также частицы породы.

Частицы несцементированного коллектора, представляя собой тонко измельченный песок, при больших скоростях потока газа разрушают подземное и наземное оборудование. Большие депрессии, допускаемые в процессе работы скважины, способствуют постепенному разрушению призабойной зоны. Наряду с этим разрушается также цементное кольцо; если в верхней части пласта залегает высоконапорный водоносный пласт, то прорыв воды неизбежен. Вследствие прорыва верхней воды в газонасыщенную часть пласта производительность скважины резко снижается или газ совсем не поступает из пласта. Разрушение призабойной зоны часто вызывает также смятие нижней части эксплуатационной колонны.

При этом очень осложняются ремонтные работы в скважине, а иногда из-за смятия эксплуатационной колонны скважина выходит из строя.

Необходимые условия для нормальной работы газовых скважин с несцементированными коллекторами - отборы газа, при которых не происходит обильного выноса песка и разрушения призабойной зоны. Такой технологический режим работы скважины еще называют оптимальным, а депрессии, возникающие при этом на забое скважины, допускаемыми, или предельными. Депрессии выше предельных обязательно вызовут осложнения в работе скважины вследствие того, что начнется разрушение призабойной зоны. Поэтому, прежде чем установить технологический режим работы скважины с несцементированными коллекторами, необходимо очень тщательно и всесторонне исследовать скважину с тем, чтобы найти тот режим, при котором вынос частиц породы и песка не приводил бы к разрушению призабойной зоны. Затем после определенного, довольно длительного периода эксплуатации постепенно повышают отбор газа из скважины и на новом режиме вновь ведут тщательные исследования, отмечая малейшие отклонения от нормального режима. Таким образом, постепенно находят наиболее выгодные условия эксплуатации скважины - возможно большие отборы при условии сохранения целостности призабойной зоны.

Следовательно, при установлении технологического режима эксплуатации следует руководствоваться теми основными факторами, которые должны лечь в основу определения допускаемого дебита скважины, и соответствующей этому дебиту депрессии. Например, для скважин, которые пробурены с целью эксплуатации пластов, представляющих известняки, доломиты, но в которых снижение давления ниже определенной величины способствует подъему конусов подошвенной воды, разница между давлением в пласте и давлением на забое, т. е. депрессия, может явиться причиной преждевременного прорыва подошвенной воды. Каждую скважину рекомендуется эксплуатировать так, чтобы разность р_пл - р₃ - ?р оставалась все время постоянной.

Технологический режим работы газовых скважин при постоянной депрессии на забое обычно устанавливают, если коллекторы сложены из несцементированных песков. При этом выбирают дебиты газа, при которых еще не происходит разрушения призабойной зоны пласта.

В практике может встретиться режим постоянного забойного давления р_з - const. Такой режим устанавливается, если нежелательно дальнейшее снижение давления, например вследствие выпадения конденсата. Режим постоянного давления на головке (р_r = const) является разновидностью режима р₃ = const. Режим р_r = const применяется на практике при эксплуатации скважин без штуцера, когда давление в газопроводе поддерживается постоянным. При эксплуатации без штуцера этому режиму соответствуют максимальные дебиты, которые могут быть получены со скважин при постоянном давлении в газопроводе.

При устойчивых породах временно может быть принят режим постоянного дебита скважины (Q = const). Технологический режим Q = const устанавливают обычно в начальный период пробной эксплуатации скважин, пробуренных на пласты с устойчивыми коллекторами. При этом величину дебита выбирают с таким расчетом, чтобы не было опасной вибрации оборудования на устье скважины. Режим Q = const значительно увеличивает депрессию. Поэтому при достижении максимально допустимой депрессии необходимо отказаться от этого режима и установить для скважины новый технологический режим, например ?р - const. Как известно, эксплуатация скважин длится много лет. За это время характер работы скважины много раз меняется. Задача состоит в том, чтобы технологический режим, устанавливаемый на определенный период, учитывал бы изменившиеся условия эксплуатации скважины.

Поскольку скважины являются единственным источником отбора продукции из пласта, то вся запланированная добыча газа, естественно, должна быть распределена между этими скважинами. Проще всего суммарную добычу поделить на общее количество действующих скважин и получить необходимый отбор из каждой скважины. Однако этого делать нельзя по следующим причинам.

Расположение скважин на структуре неодинаковое. Одни скважины расположены в центре залежи, другие недалеко от газоводяного контакта.

Одинаковые отборы приведут к преждевременному прорыву воды в скважинах, расположенных близко к газоводяному контакту.

Эффективная мощность пласта обычно бывает разной. При разных мощностях невозможно получить одинаковые дебиты, так как при этом в скважинах с небольшой мощностью пласта могут возникнуть осложнения (прорыв вод, разрушение призабойной зоны, деформация колонны и др.).

Коллекторы неоднородны по проницаемости. Разница в проницаемости нередко достигает нескольких десятков раз. Естественно, при таких условиях нельзя получить одинаковые дебиты скважин.

При прочих равных условиях часто невозможно получать одинаковые дебиты скважин по техническим причинам. Если состояние эксплуатационных колонн таково, что нельзя длительное время сохранять в них высокое давление, то из таких скважин нужно отбирать газа больше во избежание серьезных аварий. С большими отборами эксплуатируют также скважины, имеющие очень высокие давления, которые могут деформировать эксплуатационную колонну.

В скважинах, в которых ненадежно изолированы нижние или верхние напорные воды при увеличении депрессии на забой, приходится ограничивать отбор газа.

Таким образом, имеется много причин, обусловливающих различный отбор из скважин, хотя они и пробурены на один и тот же пласт.

Задача исследования состоит в том, чтобы в результате тщательного изучения геологических условий залегания залежи, физикохимической характеристики коллектора и насыщающих его жидкостей и газов, а также фактического состояния ствола скважины, устьевого оборудования, цементного кольца за колонной и т. д. определить оптимальные отборы из каждой скважины на данный отрезок времени.

Изучение характера работы каждой скважины, обследование состояния устья скважины и колонн при подземных ремонтах, а также при выполнении работ по воздействию на призабойную зону (гидроразрыв, кислотные обработки и др.) дают ценные сведения, которые учитываются при установлении технологического режима работы отдельных скважин и всей залежи в целом.

Размещено на Allbest.ru