СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ СКВАЖИН, ОБВОДНЯЮЩИХСЯ ПОСРЕДСТВОМ ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ ВОДЫ
PROCEDURE FOR DETECTION OF WELLS WATERED WITH BEHIND-CASING CROSS-FLOWS OF WATER

Изобретение относится к исследованию скважин, а именно к выявлению скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков воды.
Известен способ выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков (заколонных циркуляций - ЗКЦ) воды с применением термометрии /РД-39-100-91 - Методическое руководство по гидродинамическим и промыслово-геофизическим методам контроля за разработкой нефтяных месторождений. - М., - 1990 г. 540 с./.
Известный способ требует больших затрат времени и труда, поскольку необходимо останавливать работу скважины на длительный срок для восстановления температурного режима. Обычно термометрия прописывается при проведении капитального ремонта на отдельных скважинах, т.е. в ходе текущих работ. Системного анализа технического состояния всего добывающего фонда скважин месторождения при этом не проводится.
Известен способ выявления источников обводнения скважин /патент РФ 2318993, Е21В 43/16, 10.03.2008 - прототип/, согласно которому выделение проблемных скважин осуществляют с помощью карты опережающей обводненности (избыточной воды), карты недоотбора начальных извлекаемых запасов. Анализ площадного изменения характера динамик обводнения скважин по площади залежи, с помощью которого получают первое представление о распределении источников обводнения, проводят с помощью карты накопленного водонефтяного фактора - ВНФ - на момент достижения фиксированного значения обводненности. Более точное предварительное определение источника обводнения нефтяных скважин достигают с помощью корреляционного анализа более широкого числа параметров: динамик добычи воды, нефти и обводненности добываемой жидкости с динамикой добычи жидкости, динамик закачки по нагнетательным скважинам, показателей энергетического состояния пласта и интенсивности гидродинамического воздействия на пласт. Причем для выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков (заколонных циркуляций - ЗКЦ) воды, проводят корреляционный анализ динамики обводненности жидкости каждой добывающей скважины, обводняющейся подошвенными водами, с динамикой добычи жидкости; источником обводнения являются ЗКЦ, если имеет место обратная корреляция динамики обводненности с динамикой добычи жидкости.
Основными недостатками способа-прототипа являются недостаточная надежность вследствие возможных ошибок текущего контроля добычи жидкости и ее обводненности, а также невозможность единовременного охвата исследованиями всего добывающего фонда, так как по способу-прототипу определяется одна конкретная скважина, обводняющаяся посредством заколонных перетоков (ЗКЦ) воды.
Решаемой задачей и техническим результатом настоящего изобретения являются повышение эффективности способа выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков воды, за счет повышения надежности и обеспечения массовости исследований скважин при единовременном охвате исследованиями всего добывающего фонда, без специальной остановки скважин на предварительное диагностирование. Промысловые геофизические исследования (ПГИ) проводятся на более надежно (относительно прототипа) выявленных предлагаемым способом проблемных скважинах на основе практически полного исследования всего фонда работающих и работавших скважин объекта. Оперативная диагностика скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков, одновременно по всему фонду добывающих скважин, в свою очередь, позволяет проводить ремонтно-изоляционные работы (РИР) более обоснованно и адресно. Существенно снижаются экономические затраты как на диагностику, так и на более обоснованные и адресные РИРы, так как предлагаемый способ позволяет выявить все проблемные скважины на данном объекте.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый способ выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков воды, включающий замер добычи жидкости, ее обводненности и добычи нефти, анализ динамики логарифма водонефтяного фактора (Ln ВНФ), расчет избыточной обводненности и выявление скважин, добывающих избыточную воду, отличается тем, что расчет избыточной обводненности и выявление скважин, добывающих избыточную воду, проводят в период до прорыва закачиваемой или контурной воды, причем период до прорыва закачиваемой или контурной воды определяют как период до начала постоянного роста динамики Ln ВНФ, а избыточную обводненность рассчитывают как разницу между фактической и приемлемой обводненностью, определяемой по начальной водонасыщенности пласта с использованием функции Баклея-Леверетта, и положительное значение избыточной обводненности считают указанием на присутствие заколонных перетоков воды, после чего проводят промысловые геофизические исследования на скважинах с указанием на присутствие заколонных перетоков воды.
Для исключения из полученного списка проблемных скважин с указанием на присутствие заколонных перетоков воды скважин с конусообразованием на залежах с монолитным строением и неполным вскрытием продуктивного пласта дополнительно анализируют характер динамики Ln ВНФ и определяют присутствие конусообразования, если имеет место куполообразная тенденция роста значений Ln ВНФ.
ПГИ-исследования не только подтверждают присутствие в скважине заколонных перетоков воды, но и дают сведения, необходимые для составления дизайна ремонтно-изоляционных работ. Проведение ПГИ-исследований только на скважинах с надежным указанием на присутствие заколонных перетоков воды особенно актуально в условиях диагностирования состояния всего фонда добывающих скважин объекта.
Выявление проблемных скважин заявляемым способом надежнее, чем по прототипу, так как расчет избыточной обводненности и выявление скважин, добывающих избыточную воду, проводят только в период до прорыва закачиваемой или контурной воды, а избыточную обводненность рассчитывают как разницу между фактической и приемлемой обводненностью, определяемой по начальной водонасыщенности пласта с использованием функции Баклея-Леверетта. Эффективность ПГИ-исследований по предлагаемому способу определяется их проведением на надежно выявленных проблемных скважинах. В результате заявляемый способ в целом эффективнее прототипа за счет повышения надежности и за счет охвата исследованиями всего добывающего фонда без специальной остановки скважин на предварительное диагностирование.
Способ осуществляется следующей последовательностью операций:
1) замер добычи жидкости, ее обводненности и добычи нефти;
2) анализ динамики логарифма водонефтяного фактора с целью выявления периода до прорыва закачиваемой или контурной воды;
3) за период до прорыва закачиваемой или контурной воды, определенный по п.2, - ежемесячное сравнение фактической обводненности с приемлемой обводненностью, определяемой по начальной водонасыщенности пласта с использованием функции Баклея-Леверетта; причем превышение (с учетом ошибки измерений) фактической обводненности над приемлемой считают указанием на присутствие заколонных перетоков воды;
4) расчет избыточной обводненности и на его основе - выявление скважин, добывающих избыточную воду посредством заколонных перетоков;
5) ПГИ на выявленных проблемных скважинах для подтверждения присутствия в скважине ЗКЦ и для составления дизайна дальнейших РИР.
На скважинах нефтяной залежи периодически и систематично проводятся замеры дебитов жидкости и ее обводненности. На основании результатов исследований рассчитываются дебиты (добыча) нефти, а также динамика логарифма ВНФ и фактической обводненности продукции каждой скважины. Далее анализируется динамика логарифма ВНФ для каждой скважины, и находится период отсутствия постоянного роста значений логарифма ВНФ, что указывает на отсутствие в продукции скважины закачиваемых или контурных вод.
С целью практической реализации данного изобретения, в частности, написана специальная программа для ЭВМ, которая позволяет анализировать динамику эксплуатационных показателей всех добывающих скважин, работавших и/или работающих на данном объекте разработки. В программу вносятся дебиты жидкости, ее обводненность и накопленная добыча нефти за первые 36 месяцев эксплуатации скважины, в течение которых, с одной стороны, как правило, и образуется подавляющее большинство ЗКЦ, с другой - до скважины обычно еще не дошел фронт нагнетаемой или контурной воды.
Далее для каждой работающей и работавшей на данном объекте разработки скважины по данным о средней начальной водонасыщенности призабойной зоны пласта (ПЗП), полученным из результатов геофизических исследований скважин (ГИС), с использованием функции Баклея-Леверетта /например, Крейг Ф.Ф. Разработка нефтяных месторождений при заводнении. Нью-Йорк - Даллас, 1971. Пер. с англ. под ред. проф. В.Л.Данилова. - М.: Недра, 1974. - 192 с./ рассчитывается и вводится в программу значение приемлемой обводненности продукции (добываемой жидкости), соответствующее начальной водонасыщенности ПЗП согласно законам вытеснения:
,
н
в
н
в
где f(s) - обводненность скважины, соответствующая водонасыщенности ПЗП, S - водонасыщенность ПЗП, k(s) - фазовая проницаемость для нефти, зависящая от значения водонасыщенности, k(s) - фазовая проницаемость для воды, зависящая от значения водонасыщенности, µ - вязкость нефти в пластовых условиях, µ - вязкость воды в пластовых условиях.
Количественные зависимости значений фазовой проницаемости для нефти и воды от водонасыщенности ПЗП получаются из кривых относительных фазовых проницаемостей, которые, в свою очередь, определяются на основании керновых исследований.
Программа по полученным данным рассчитывает и строит для каждой скважины динамику зависимости логарифма ВНФ от накопленной добычи нефти. Анализ данной динамики осуществляется программой и/или экспертно; в результате анализа находятся периоды отсутствия постоянного, близкого к линейному, роста значений логарифма ВНФ.
Далее в пределах отмеченных периодов времени сравниваются значения текущей фактической обводненности продукции и приемлемой обводненности. Скважина признается проблемной за счет образования ЗКЦ, если фактическая обводненность продукции в пределах отмеченных периодов времени превышает значение приемлемой обводненности.
ПГИ на выявленных проблемных скважинах проводятся не только для подтверждения присутствия в скважине ЗКЦ, но и для составления дизайна дальнейших РИР.
ПРИМЕРЫ
10
1
1. Выявление скважин с ЗКЦ на объекте БС  Ново-Пурпейского месторождения.
На фиг.1 последовательностью темных треугольников представлена динамика логарифма ВНФ для скв. №337 за весь период эксплуатации. Каждый последующий треугольник относительно предыдущего треугольника соответствует одному месяцу эксплуатации скважины. Начало динамики роста логарифма ВНФ (прорыв контурных вод), отмеченное жирной стрелкой на фиг.1, наблюдается в 29-м месяце эксплуатации (пунктиром отмечено направление динамики роста).
На фиг.2 и фиг.3 последовательностью темных треугольников представлены динамики Ln ВНФ и обводненности продукции за первые 36 месяцев эксплуатации. Светлыми кружками на динамиках отмечены центральные даты пятимесячных периодов времени с относительно неизменными значениями Ln ВНФ. Светлыми квадратами для каждого месяца, соответственно, входящего в такой период, отмечено значение приемлемой обводненности (фиг.3) и приемлемого логарифма ВНФ продукции (фиг.2). Начало динамики роста логарифма ВНФ и обводненности (прорыв контурных вод), отмеченное жирными стрелками на фиг.2 и фиг.3, наблюдается в 29-м месяце эксплуатации.
Как видно из фиг.2 и фиг.3, в первые два месяца эксплуатации скважины фактическая обводненность ее продукции близка к значению приемлемой обводненности, соответствующей начальной водонасыщенности и рассчитанной с использованием функции Баклея-Леверетта.
Далее с третьего месяца эксплуатации происходит резкое увеличение значений фактической обводненности и Ln ВНФ продукции скважины при дальнейшем продолжительном периоде по 29-й месяц относительно постоянных значений фактической обводненности и Ln ВНФ. Далее с 29-го месяца эксплуатации скважины, который отмечен жирной стрелкой, начинается период постоянного роста значений Ln ВНФ, что указывает на прорыв контурных вод /Бейли Билл, Майк Крабтри, Джеб Тайри. и др. Диагностика и ограничение водопритоков // Нефтегазовое обозрение. - 2001. - №1. - С.44-67/.
Таким образом, скв. №337 является проблемной по ЗКЦ.
Затем на данной скважине проведены промыслово-геофизические исследования, которые показали присутствие заколонных перетоков сверху и снизу, что подтверждает предварительный диагноз и позволяет планировать дизайн РИР.
Аналогичным образом с помощью заявляемого способа продиагностирован весь добывающий фонд месторождения. Получена высокая сходимость результатов предварительной диагностики проблемного фонда скважин данным способом и результатов промыслово-геофизических исследований.
10
1
2. Выявление скважин с конусообразованием на объекте БС  Ново-Пурпейского месторождения.
Для исключения из списка проблемных скважин с указанием на присутствие заколонных перетоков воды скважин с конусообразованием на залежах с монолитным строением и неполным вскрытием продуктивного пласта анализируют характер динамики Ln ВНФ и определяют присутствие конусообразования, если имеет место куполообразная тенденция роста значений Ln ВНФ.
Фиг.4 иллюстрирует куполообразную тенденцию постоянного роста значений Ln ВНФ с замедляющейся интенсивностью для скважинны №3989 с конусообразованием.
Таким образом, предлагаемый способ выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков воды, эффективен и надежен не только за счет минимизации значимости ошибок текущего контроля добычи жидкости и ее обводненности, но также за счет:
- расчета избыточной обводненности только в период до прорыва закачиваемой или контурной воды,
- расчета избыточной обводненности как разницы между фактической и приемлемой обводненностью, определяемой по начальной водонасыщенности пласта с использованием функции Баклея-Леверетта.
Способ обеспечивает массовость исследований скважин и единовременный охват исследованиями всего добывающего фонда без специальной остановки скважин на предварительное диагностирование. Эффективны, соответственно, и промысловые геофизические исследования (ПГИ), проводимые на более надежно (относительно прототипа) выявленных проблемных скважинах.
Оперативная диагностика скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков, без материальных и временных затрат на неэффективные ПГИ, одновременно по всему фонду добывающих скважин, в свою очередь, позволяет проводить ремонтно-изоляционные работы (РИР) более обоснованно и адресно. Существенно снижаются экономические затраты как на диагностику, так и на более обоснованные и адресные РИРы, так как предлагаемый способ позволяет выявить все проблемные скважины с ЗКЦ на данном объекте.