СИСТЕМА ДЛЯ ДОРАЗВЕДКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

Техническое решение относится к устройству систем геофизической дополнительной разведки (доразведке) нефтегазовых залежей с недостаточной степенью их выработки при прекращении эксплуатации скважин и может быть использовано при доисследовании геологического строения пластов с целью повышения выработки залежей путем установления в них дополнительных запасов углеводородов.
Разрабатываемые длительное время нефтяные и газовые месторождения, как правило, теряют добычу, что приводит к их естественному истощению и прекращению эксплуатации. Вместе с тем выработка пластов в любом продуктивном разрезе требует тщательного исследования, как и уточнения границ залежей, особенно при сложном геологическом строении (чередование разномощных песчано-глинистых пластов, неоднородность строения продуктивных горизонтов, выклинивание и т.п.). Дополнительная сложность разработки месторождений может быть связана, например, с блоковым строением, наличием тупиковых зон в скважинах и т.п.
Существует большое многообразие в геологическом строении нефтегазовых залежей, на которых степень их выработки крайне низка (20-30%), т.е. большое количество углеводородов остается неизвлеченным при
существующих способах разработки. В связи с изложенным представляется необходимым повысить эффективность выработки залежей, в том числе, за счет их доразведки на основании как разрезов эксплутационных скважин, так и залежей в целом.
Технология доразведки нефтегазовых залежей, основанная на традиционных методах [16, 18, 19] наземной геофизической разведки и на исследованиях в разведочных скважинах [13-15, 17], имеет свою специфику и отличающееся от традиционного оборудование доразведки.
Так, в известной технологии способа [4] разведки нефтегазовых залежей предложено использовать сейсмические исследования с последующим разведочным бурением и контролем данных по результатам электро- и магниторазведочной съемки. Однако описание способа [4] является весьма общим и фактически не может быть применено в практике доразведки залежей.
Известны также многочисленные системы [5-12] каротажа и скважинной аппаратуры для выделения нефтегазоносных пластов в скважинах: голландской фирмы «Шлюмбергер Лтд.» [11, 12], информационно-измерительная система [10], разработки американских [8, 9], французских [6, 7] и российских [2, 5] специалистов. Эти системы и устройства представляют системы каротажа либо контроля скважин и бурения и включают, как правило, различные модификации скважинной аппаратуры, связанной с блоками (процессорами) обработки скважинной информации.
Так, основными составляющими устройства [5] для выделения отдающих нефтеносных пластов в нефтяной скважине и системы [2] контроля и регулирования нефтегазонасыщного пласта по разрезу эксплутационной скважины являются размещенное в скважине средство скважинного каротажа и связанный с ним каротажным кабелем поверхностный аппаратный модуль, представляющий совокупность блоков
(процессор) для регистрации, обработки и индикации данных измерений о нефте- и газонасыщенности пластов залежи.
Однако исследование по разрезу эксплутационной скважины [2, 5], в ряде случаев, недостаточно для корректной доразведки залежей, так как необходимо применение дополнительных наземно-скважинных измерений [1, 3].
Например, в технологии [3] для контроля скважинных процессов использована калибровка наземных прискважинных сейсмодатчиков по скважинной аппаратуре с последующей работой только по данным сейсмодатчиков и удалением из скважины скважинных приборов. Такая технология является специфической для калибровки скважинных измерений, но недостаточно эффективна для определения границ залежи и прослеживания распространения остаточных толщин углеводородов.
Принятая за прототип известная система [1] управления добычей из буровых скважин содержит размещенное в эксплутационной скважине средство скважинного каротажа, связанное каротажным кабелем с поверхностным аппаратным модулем в составе последовательно соединенных блока регистрации, блока оценки и блока обработки измерений, а также наземный модуль геофизического контроля (МГК) и модуль оценки. При этом МГК включает четыре контрольных установки вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), размещенных на поверхности в прискважинной зоне в углах квадрата, в центре которого находится скважина, причем сторона квадрата для установки аппаратуры ВЭЗ выбирается в интервале от 10 до 500 м.
Однако, система-прототип [1], как и аналог [3], служит, в основном для контроля скважинных процессов и не может быть использована для достоверного определения границ месторождения, особенно со сложным геологическим строением и большой протяженностью пластов. Ограничения по пространству близкой прискважинной зоны системы [1] не позволяет проследить распространение остаточных нефтяных толщин как по залежи,
так и вне ее, уточнив тем самым ее границы, и, в конечном счете, повысить эффективность выработки залежи путем увеличения извлекаемых из нее ресурсов углеводородов.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании системы оптимальной и достоверной доразведки нефтегазовых залежей с оценкой их нефтегазонасыщенности на основе совокупности пространственных геофизических методов с привязкой к выделенным по измерениям газонасыщения в эксплутационных скважинах невыработанным интервалам, насыщенных нефтью и газом, а также посредством комплексной обработки скважинно-наземных данных доразведки.
Основной технический результат - повышение точности и достоверности определения границ залежей и корректное прослеживание продуктивных нефтегазовых пластов в зоне эксплуатационных скважин и по всей площади залежи в целом путем выбора направлений профилей от эксплутационных скважин с известным текущим (остаточным) насыщением пластов (или отдельных горизонтов) к границам залежи и вне ее в зависимости от геологического строения объекта исследований. При этом при использовании предлагаемой системы доразведки повышается эффективность выработки залежей с недостаточно извлеченными ресурсами углеводородов.
Технический результат достигается следующим образом.
Система для доразведки нефтегазовых залежей включает размещенное в эксплутационной скважине средство скважинного каротажа, связанное каротажным кабелем с поверхностным аппаратным модулем в составе последовательно соединенных блока регистрации, блока оценки и блока обработки измерений, а также наземный модуль геофизического контроля. (МГК) и модуль оценки.
Отличительной особенностью системы является то, что МГК содержит комплекс установок скважинно-наземных наблюдений вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и/или комплекс наземных установок
вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). При этом наземные установки ВСП и ВЭЗ размещены по заданной от эксплутационной скважины к границам залежи системе радиальных профилей, трассы которых рассчитаны по скважинным данным невыработанных пластов нефти и/или газа на основе гасодержания, измеренного средством каротажа и аппаратным модулем, а модуль оценки выполнен в виде процессора оценки границ залежи и содержит базу хранения данных (БХД), базу правил обработки данных (БПОД), блок сравнения параметров (БСП) скважинно-наземных наблюдений, блок выработки решений (БВР) и блок отображения информации (БОИ). Причем первый вход БСП является входом модуля оценки и соединен с выходами МГК, второй и третий входы БСП соединены соответственно с выходами БПОД и БХД, выход БСП соединен с входом БВР, БВР посредством информационной и управляющей шин связан с БХД, БПОД и БОИ.
Система также отличается тем, что средствами скважинного каротажа, поверхностными аппаратными модулями, наземными МГК и модулями оценки снабжены прискважинные зоны нескольких эксплутационных скважин залежей с невыработанными нефтегазовыми пластами в зависимости от заданной точности определения границ залежей и их неизвлеченных углеводородных ресурсов, а наземные установки ВСП и/или ВЭЗ размещены равномерно по трем-шести заданным радиальным профилям от каждой эксплутационной скважины.
Кроме того, система отличается что блок оценки аппаратного модуля совмещен с модулем оценки границ залежи с возможностью комплексной обработки скважинных данных с данными ВСП (сейсмограммами) и/или с данными ВЭЗ (геоэлектрическими разрезами) и включает базу данных (БД) контрольных параметров, подключенную к блоку корреляционных измерений, и блок обработки данных, причем блок корреляционных измерений выполнен в виде процессора, реализующего алгоритм сопоставления (корреляции) скважинных данных с данными ВСП и/или ВЭЗ,
а также с данными контрольных параметров нефте- и газонасыщенности, размещенными в БД. При этом блок обработки данных, подключенный к блоку корреляционных измерений, выполнен в виде вычислительного устройства и дисплея с индикацией о нефте - и газонасыщенности пласта и его границах с последующим вынесением решения о целесообразности дальнейшей разработки залежи.
В конкретном случае использования системы совмещенные блок оценки аппаратного модуля и модуль оценки границ залежи могут быть выполнены на базе персонального компьютера или портативного компьютера "Note book".
В частных случаях выполнения системы в состав МГК могут дополнительно входить магнитометрическая, и/или гравиметрическая, и/или геохимическая аппаратура наземных наблюдений.
На фиг.1 приведена общая конструктивная схема предложенной системы, на фиг.2 представлена схема (в плане) размещения в прискважинной зоне установок ВСП и/или ВЭЗ по системе радиальных профилей от отдельной эксплутационной скважины (для случая трех профилей).
Система для доразведки нефтегазовых залежей включает размещенное в эксплутационной скважине 1 средство 2 скважинного каротажа, связанное каротажным кабелем 3 с поверхностным аппаратным модулем 4 в составе последовательно соединенных блока 5 регистрации, блока 6 оценки и блока 7 обработки измерений, а также МГК 8 и модуль 9 оценки. МГК 8 содержит комплекс установок 10 ВСП и/или комплекс установок 11 ВЭЗ. Модуль 9 оценки выполнен в виде процессора оценки границ залежи и содержит БХД 12, БПОД 13, БСП 14, БВР 15 и БОИ 16. При совмещении блока 6 с модулем 9 оценки границ залежи (показано на фиг.1 пунктиром) в его состав входят: БД 17, блок 18 корреляционных измерений и блок 19 обработки данных, включающий вычислительное устройство 20 и дисплей 21.
Работа системы основана на комплексной обработке данных скважинных и наземных исследований для определения областей текущей (остаточной) нефтегазонасыщенности с прогнозом дополнительных ресурсов и заключается в следующем.
Средство 2 скважинного каротажа (например, выполненное в виде установки импульсного нейтронного каротажа), размещенное в эксплутационной скважине 1, измеряет текущие данные газосодержания и нефтенасыщенности разреза, которые по каротажному кабелю 3 поступают на вход блока 5 регистрации аппаратного модуля 4. Далее, в блоке 6 оценки производится сравнение данных, поступающих с блока 5 регистрации, с контрольными параметрами нефтегазонасыщенности посредством корреляционных измерений в блоке 7 обработки, после чего данные о газонасыщенности поступают на вход модуля 9 оценки, где по скважинным данным невыработанных пластов нефти и/или газа на основе газосодержания, измеренного средством 2 каротажа и аппаратным модулем 4, рассчитывается система радиальных профилей (направлений трасс) от эксплутационной скважины 1 для установки аппаратуры ВСП 10 и/или ВЭЗ 11 МГК 8 доразведки залежи (необходимое для корректной доразведки число профилей, их протяженность, количество установок ВСП 10 и/или ВЭЗ 11 и т.п.).
Наземные установки модуля МГК 8 ВСП 10 и/или ВЭЗ 11 размещаются по заданной модулями 4 и 9 системе профилей, например, по системе трех радиальных профилей (фиг.2). Выбор для доразведки установок ВСП 10 или ВЭЗ 11 (или их совместное использование) определяются требованиями к точности и надежности доразведки, повышающимися при комплексных геофизических исследованиях [18, с.425].
Данные измерений установками ВСП 10 (сейсмограммы) и/или ВЭЗ 11 (геоэлектрические разрезы) поступают в модуль 9 оценки на один из входов блока БСП 14, на второй вход которого поступают данные с модуля 4. Работа модуля 9 оценки, основанная на общих принципах [1; 13-15; 18, с.425]
комплексной обработки данных геофизических измерений, происходит следующим образом. С учетом информации, поступающей с БХД 12 и БПОД 13, блок БСП 14 реализует сравнение скважинно-наземных данных средства 2 и установок 10 и 11 (пласты, выделенные по скважинам, как нефтегазоносные, сопоставляются (коррелируются) с отражениями на показаниях сейсмограмм и/или по геоэлектрическим разрезам). Информация с БСП 14 поступает на БВР 15 выработки решения о насыщенности пластов по выделенным направлениям профилей внутри и вне залежи. Таким образом, на основании комплексных скважинных и наземных исследований доразведки определяется область текущей нефтегазонасыщенности с прогнозом дополнительных ресурсов, которые отображаются в БОИ 16.
Достоверность и эффективность доразведки повышается при снабжении (оборудовании) предлагаемыми системами доразведки прискважинных зон нескольких эксплутационных скважин, расположенных в заданном районе невыработанной залежи. Решение о количестве дополнительных систем доразведки определяется посредством блока 9 в зависимости от заданной точности определения границ залежей и их неизвлеченных углеводородных ресурсов. В конкретных случаях выполнения наземные установки ВСП 10 и/или ВЭЗ 11 могут быть размещены по трем-шести заданным радиальным профилям от каждой выбранной эксплуатационной скважины.
Одним из вариантов использования предлагаемой системы доразведки является совмещение блока 6 оценки аппаратного модуля 4 с модулем 9 оценки границ залежи (см. блок 6(9) на фиг.1) с целью комплексной обработки скважинных данных с данными установок ВСП 10 (сейсмограммами и/или с данными установок ВЭЗ 11 (геоэлектрическими разрезами). В этом случае сигналы с выходов модулей 4 и 8 поступают на входы блока 18 корреляционных измерений совокупности скважинно-наземных данных и с учетом информации, поступающей с БД 17, далее - в блок 19 обработки, где они обрабатываются вычислительным устройством 20
(аналогично описанному выше для блока 9). Отображение информации производится дисплеем 21 путем индикации данных о нефтегазонасыщенности пластов и его границах с последующим вынесением решения о целесообразности дальнейшей разработки залежи.
При этом, учитывая современную технологию, совмещенные блок 6 оценки аппаратного модуля 4 и модуль 9 оценки границ залежи могут быть выполнены на базе персонального компьютера или портативного компьютера "Note book".
Для повышения эффективности работ по доразведке нефтегазовых залежей путем оптимального комплексирования измерений в состав МГК 8 могут дополнительно входить магнитометрическая, и/или гравиметрическая, и/или геохимическая аппаратура наземных наблюдений.
Таким образом, предлагаемая система доразведки нефтегазовых залежей позволяет реализовать синергию комплексных скважинно-наземных исследований и обеспечить повышение точности и достоверности определения границ залежей и корректное прослеживание продуктивных нефтегазовых пластов в зоне эксплуатационных скважин и по всей площади залежи в целом, что увеличивает эффективность выработки залежей с недостаточно извлеченными (остаточными) ресурсами углеводородов. На основании предложенной технологии в последние годы выполнены исследования на ряде объектов Краснодарского края и установлены дополнительные запасы нефти, часть из которых добывается в настоящее время (площадь Узун - Ю.Ключевая).
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 15117 U1, 20.09.2000 (прототип).
2. RU 25760 U1, 20.10.2002 (аналог).
3. RU 2188319 С2, 27.08.2002 (аналог).
4. RU 2143714 С1, 27.12.1999 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
5. RU 23001 U1, 10.05.2002.
6. FR 2647849 А, 07.12.1990.
7. PCT/WO 90/14497, 29.11.1990
8. US 4941951 A. 17.07.1990
9. RU 98110184 А, 20.02.2000.
10. RU 2205427 С1, 30.05.2003.
11. RU 2181494 С2, 20.04.2002.
12. RU 2186410 С2, 27.07.2002.
13. RU 2183335 С1, 10.06.2002.
14. RU 2191414 С1, 20.10.2002.
15. RU 2225020 С1, 27.02.2004.
16. RU 2154847 С1, 20.08.2000.
17. RU 2003126920 А, 20.02.2005.
18. Сейсморазведка: Справочник геофизика. - М.: Недра, 1981. - 464 с. (с.215-217).
19. Электроразведка: Справочник геофизика / В двух книгах. Книга 2-я. - М.: Недра, 1989. - 378 с. (с.329-338).