книги / Промысловый контроль и регулирование разработки месторождений углеводородов. Ч. 1

ГЛАВА 1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОМЫСЛОВОГО КОНТРОЛЯ

Контроль за разработкой направлен на получение и правильную интерпретацию информации, которая характеризует реально протекающие процессы разработки залежи с конкретизацией во времени и пространстве данных, включающих в себя особенности фильтрации различных флюидов и сопровождающих их фи- зико-химических процессов в пласте и скважинах.

Фактический процесс разработки конкретных месторождений и залежей, как правило, отличается от проектного. Причиной является сложность и недостаточная изученность объекта разработки, схематизация и упрощение геологического строения резервуара (залежи) и процесса ее разработки при составлении проектов. Однако целенаправленная, уточняющая информация, получаемая при контроле за разработкой, позволяет изменить или влиять на процесс разработки.

Под контролем за разработкой залежей нефти понимается достаточно полное и в основном соответствующее действительности описание процессов, происходящих в пределах залежи, основанное на обработке, интерпретации, анализе и обобщении информации, получаемой в результате различного рода измерений и исследований в скважинах.

Контроль за разработкой нефтяных месторождений осуществляется на протяжении всего периода разработки и включает целый ряд вопросов, решаемых на основании получаемой информации: планирование видоизменений и уточнений принятой системы разработки; оптимизация работы скважин; определение степени выработки запасов нефти; энергетическое состояние залежей; техническое состояние скважин и скважинного оборудования и т.д.

Целью современного контроля и анализа разработки нефтяных и газовых залежей является достижение максимальной нефтедобычи всех пластов объекта разработки. Только общий анализ

11

всей информации по каждой конкретной скважине поможет достичь этой цели. Однако непременным условием такого анализа является создание четкой геологической модели строения продуктивных пластов на основе детальной корреляции разрезов скважин и использования текущей информации о работе пластов, их фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС), давлении, температуре, характере насыщения и т.п.

1.1. Геологическая модель строения продуктивных пластов

Для контроля за разработкой необходимо создание близкой к действительности модели залежи и процесса ее разработки, позволяющей осуществить рациональную систему разработки данной залежи. Под моделью залежи понимается систематизированная информация, описывающая:

геометрию резервуара залежи, то есть пространственное распределение ФЕС, закономерности их изменения, взаимосвязи, анизотропию, погрешности прогнозирования и т.д.;

распределение в пространстве различных флюидальных фаз (нефти, газа и воды), их физико-химических свойств (плотности, вязкости, газонасыщенности, давления насыщения, коэффициента светопоглощения и других), содержания микроэлементов

(Co, Ni и др.);

распределение давления в пласте, направление и скорость перемещения нефти и других флюидов на разных участках залежи, дебиты скважин и пластов по нефти, газу и воде в любой момент времени;

положение поверхностей ВНК, ГНК и ГВК, контуров нефтеносности, фронта закачиваемой воды и динамической переходной зоны в реальном масштабе времени;

закономерности и количественные зависимости между наблюдаемыми явлениями и фактами, позволяющие: устанавливать причинные связи; восстанавливать более полную картину процесса разработки при отсутствии некоторых сведений; с той

12

или иной степенью достоверности прогнозировать поведение залежи; более обоснованно планировать мероприятия, направленные на реализацию рациональной системы разработки.

Модель залежи представляется в виде карт, профилей, таблиц, графических зависимостей, формул (уравнений).

При обработке материала, составлении модели залежи и процесса ее разработки используются современные достижения в области нефтепромысловой геологии, физики нефтяного пласта, петрофизики, подземной гидромеханики, теории разработки нефтяных и газовых месторождений, теории управления сложных систем с обратной связью с обязательным привлечением соответствующего математического аппарата и электронно-вычислительной техники.

Составными частями контроля за разработкой также являются:

контроль за техническим состоянием скважины;

определение в скважине интервалов размещения различных компонентов, находящихся в статическом или подвижном состоянии (осадков, воды, нефти);

изучение особенностей динамики подвижных флюидов, например продвижения добываемой нефти сквозь столб накопившейся неподвижной воды, образования эмульсии; определение глубины начала разгазирования нефти, интервалов выпадения парафина, солей и т.д.

1.2.Задачи контроля за разработкой

Вобласти уточнения геометрии резервуара залежи:

уточнение границ распространения коллекторов, распределения в пространстве эффективной толщины, проницаемости

иинтегрального параметра – гидропроводности, закономерностей изменения их по площади и по вертикали; выявление мест слияния смежных пластов; выявление изолированных линз; определение закономерностей и случайной составляющей в распределении границ и свойств коллекторов; уточнение параметров, характеризующих степень неоднородности резервуара залежи;

13

уточнение работающих (отдающих и поглощающих) интервалов, профилей притока и приемистости; определение закономерностей и случайной составляющей профилей притока и приемистости, погрешностей измерения дебитомерами и расходомерами; определение взаимосвязей промыслово-геофизических характеристик продуктивной части разреза и профилей притока

иприемистости;

определение призабойной закупорки в разных скважинах и ее динамики; изучение факторов, определяющих величину призабойной закупорки пласта и характер ее изменения во времени;

изучение взаимосвязей показаний различных промысло- во-геофизических методов и коллекторских характеристик разреза по керну, данным расходометрии, других гидродинамических исследований;

изучение гидродинамической связи нефтяной залежи с законтурной частью;

уточнение коллекторских характеристик пласта вблизи поверхности ВНК.

В области изучения насыщенности коллекторов различными флюидами и распределения в пространстве их физикохимических свойств:

определение и уточнение распределения нефтеводогазонасыщенности по данным промыслово-геофизических исследований, анализ отобранного керна;

анализ глубинных и поверхностных проб нефти, газа и воды; построение карт изменения по площади залежи физикохимических свойств нефти, в частности коэффициента светопоглощения, содержания микроэлементов и др.; периодическое повторение этих операций для построения новых карт;

изучение фильтрационных характеристик нефтяной части пласта вблизи поверхности ВНК, выявление зон закупорки окисленной нефтью.

14

В области изучения динамики механических перемещений жидкости в пласте:

определение распределения начального и периодически динамического пластового давления, а также забойных давлений

вкаждой работающей скважине;

определение направления и скорости перемещения нефти

впласте на различных участках залежи;

определение дебита каждого пласта в каждой скважине по нефти, газу и воде;

выявление застойных зон залежи и зон с низкой скоростью перемещения;

контроль за продвижением поверхности ВНК и ГНК;

контроль за фронтом закачиваемой воды;

выявление интервалов обводнения;

оценка начальной, текущей и остаточной нефтенасыщен-

ности;

прослеживание температурного фронта при движении закачиваемых вод.

В области наблюдения за техническим состоянием скважин:

определение толщины стенки обсадной колонны, местоположениямуфт, центрирующихфонарейиспециальныхпакеров;

определение нарушений в колонне и НКТ, мест негерметичности;

определение эксцентричности колонны;

определение наличия цементного камня, его плотности, полноты и равномерности заполнения цементом затрубного пространства; качества контакта цементного кольца с породой и колонной;

выявление затрубной (заколонной) циркуляции;

локализация интервалов перфорации.

В области изучения физических условий динамики флюидов в стволе скважины:

установление уровня осадка на забое скважины;

установление уровня накопившейся застойной воды;

15

изучение условий движения водонефтяной смеси;

определение интервалов образования водонефтяной эмульсии;

определение глубины начала разгазирования нефти;

определение изменения температуры и давления по стволу скважины.

1.3. Системный подход при контроле за разработкой

Системный подход при контроле за разработкой диктуется:

сложностью объектауправления– залежи, характеризующейся, как правило, изменчивостью в пространстве коллекторских свойств резервуара, его границ, насыщенности флюидами, физикохимических свойств нефти; особенности изменения параметров залежи между скважинами являются в значительной степени неопределеннымиимогутбытьуточненылишьприсистемномподходе;

сложностью процесса разработки, характеризующегося одновременным проявлением различных его сторон;

постоянным изменением во времени состояния залежи

инеобходимостью увязывать их в логически непротиворечивую цепь событий.

Без системного подхода наблюдаемые факты – результаты различного рода измерений и исследований – остаются просто набором разрозненных сведений и в лучшем случае могут служить основой для проведения геолого-технических мероприятий на отдельных скважинах.

Сущность системного подхода заключается в следующем:

Залежь нефти рассматривается как единый геологический объект, свойства которого взаимосвязаны между собой и закономерно изменяются в пространстве: эти закономерности и количественные взаимосвязи свойств могут быть установлены с той или иной степенью точности.

События, наблюдаемые в отдельных скважинах при разработке залежи, рассматриваются как проявление единого и закономерного процесса, причинно-обусловленного особенностями

16

геологического строения залежи, положения границ и распределения в пространстве коллекторских свойств резервуара, физикохимических свойств насыщающих флюидов, динамического пластового давления и т.д. Этот процесс в принципе поддается количественном описанию и математическому моделированию, но всегда с определенной погрешностью.

Всамом общем виде целью контроля разработки является получение в необходимом объеме качественной промысловогеологической, геофизической, гидрогазодинамической и другой информации, достаточной для принятия эффективных технологических решений, направленных на наиболее полное и экономическое извлечение углеводородов, содержащихся в недрах. Если же их конкретизировать, то как цели, так и задачи контроля претерпевают определенные изменения и направленность по мере освоения залежей углеводородов и перехода их из одной стадии промышленной разработки в другую.

Наиболее четкое различие в целях и задачах контроля имеется между периодами: подготовки залежи к ее вводу в промышленную разработку, ее разработки в условиях растущей и стабильной добычи (I и II стадии разработки) и периодом падающей добычи (III и IV стадии разработки). Эти три периода в «жизни» месторождения существенно отличаются характером, количеством и методами получаемой при промыслово-геологическом контроле информации.

Стадия подготовки залежи к разработке обычно совпадает

сзавершающей стадией ее разведки. В этот период главной задачей является обоснование высокоэффективной технологии извлечения углеводородов из недр. Решается эта задача в технологических схемах и проектах опытно-промышленной эксплуатации, которые составляют по данным, полученным в процессе разведки и пробной эксплуатации.

Всоответствии с этим основная цель геолого-промыслового контроля на стадии подготовки залежи к разработке – создание условий для успешного составления технологической схемы

17

(проекта опытно-промышленной эксплуатации), на основании которой залежь вводится в промышленную эксплуатацию.

Основой при выполнении проектных работ по составлению технологических схем разработки и проектов опытно-промыш- ленной эксплуатации служат геолого-промысловые модели залежи, причем успех проектирования, обоснованность принимаемых технологических решений, надежность гидродинамических расчетов в первую очередь зависят от наличия качественной исходной информации для создания адекватных статической и динамической геолого-промысловых моделей залежи.

Как правило, на стадии завершения разведки бывает достаточно данных для создания более или менее адекватной статической модели залежи как сложной природной системы. В то же время на этой стадии имеются весьма ограниченные данные о том, как будет вести себя залежь после ввода ее в эксплуатацию, т.е. в динамическом состоянии. Об этом можно судить по сравнительно ограниченному объему данных испытаний и опробований скважин, исследований в процессе пробной эксплуатации небольших частей залежи.

На основании этих данных можно создать лишь предварительную динамическую модель, охарактеризованную ограниченным числом геолого-физических показателей. Поэтому на стадии подготовки залежи к разработке необходимо уделять особое внимание получению максимально возможного числа данных, несущих в себе информацию о ее свойствах в динамическом состоянии.

Таким образом, к основным задачам контроля на стадии подготовки залежи к разработке относятся:

получение качественной и полноценной информации о строении залежи как сложной природной системы для построения адекватной статической модели;

получение первичной информации о свойствах залежи

вдинамическом состоянии для составления предварительной адекватной динамической геолого-промысловой модели.

18

На I стадии разработки создается техническая составляющая геолого-технического комплекса (ГТК) – система разработки –

иобеспечивается вывод залежи (месторождения) на максимальный проектный уровень добычи нефти и газа. Поэтому на стадии растущей добычи нефти основной целью контроля является всемерное содействие выполнению (качественно и в полном объеме) всех предусмотренных проектным документом технических решений, связанных с освоением месторождения – материализацией запроектированной системы разработки, и вывод его на проектный уровень добычи. В этот период контроль разработки должен:

оценивать степень соответствия проектных и фактических показателей разработки;

выявлять геологические, технологические и техникоорганизационные факторы, приводящие к несоответствию проектных и фактических показателей разработки;

намечать меры по устранению несоответствия проектных

ифактических показателей путем регулирования разработки, совершенствования, а при необходимости и изменения системы разработки.

При этом решается ряд частных задач. Так, в этот период осуществляется массовое бурение добывающих, нагнетательных, контрольных, водозаборных и других категорий скважин основного фонда. Поэтому она из важнейших задач в этот период – это обеспечение контроля за качественным и безаварийным бурением скважин, вскрытием продуктивных пластов, цементированием эксплуатационных колонн и их перфорацией, освоением скважин и их первичными промыслово-геофизическими

игидродинамическими исследованиями. По каждой скважине должна быть определена ее продуктивность, подобрано оборудование по подъему жидкости, обеспечивающее оптимальный режим ее работы.

На этой стадии налаживается систематический контроль за суточной, месячной, квартальной и годовой добычей нефти и газа по каждой добывающей скважине. Необходимо, чтобы все вво-

19

димые в эксплуатацию скважины были оснащены соответствующей контрольно-измерительной аппаратурой или подключены к замерной системе.

Поскольку на I стадии на объектах, разрабатываемых с заводнением, только начинает осваиваться система поддержания пластового давления (ППД), в это время особо важен контроль за динамикой пластового давления и компенсацией отбора жидкости закачкой воды. На объектах, разрабатываемых с использованием природных режимов, также необходимо тщательно контролировать поведение пластового давления и уточнить возможности водонапорной системы. В этот период карты изобар следует строить с периодичностью в 2–3 раза чаще, чем на последующих стадиях.

Освоение системы ППД также должно находиться под постоянным контролем геолого-промысловой службы. Контролю подлежат: процесс освоения нагнетательных скважин, учет объемов закачиваемой воды. Особо важно контролировать качество подготовки воды перед закачкой в продуктивные пласты.

Поскольку достижение проектного отбора нефти и газа во многом зависит от полноты охвата залежи процессом дренирования, уже на I стадии начинаются работы по контролю полноты вовлечения в разработку полезного объема эксплуатационного объекта. Особенно это важно для залежей, разрабатываемых с воздействием на продуктивные пласты путем закачки вытесняющего агента (воды, пара и др.). Для этого проводят исследования работы пластов в добывающих и нагнетательных скважинах, определяют, какие пласты и прослои участвуют/не участвуют в работе.

Задачи геолого-промыслового контроля на стадии стабильной добычи (II стадия) во многом сходны с задачами I стадии. Продолжается контроль за бурением добывающих скважин основного фонда, которое обычно завершается в середине II стадии. Но в это время начинается бурение резервных скважин, для размещения которых требуется выявить все зоны и участки пластов, не вовлеченных и слабововлеченных в разработку.

20