СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ СКВАЖИН, ОБВОДНЯЮЩИХСЯ ПОСРЕДСТВОМ ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ ВОДЫ
METHOD FOR DETECTION OF WELLS WATERED WITH BEHIND-CASING 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 [1, аналог].
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 же анализа технического состояния всего добывающего фонда скважин месторождения при этом не проводится.
Известен способ выявления источников обводнения скважин [2, аналог], 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 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 с динамикой добычи жидкости; источником обводнения являются ЗКЦ, если имеет место обратная корреляция динамики обводненности с динамикой добычи жидкости.
Основными недостатками способа являются недостаточная надежность диагностики вследствие возможных ошибок текущего контроля добычи жидкости и ее обводненности, а также невозможность единовременного охвата исследованиями всего добывающего фонда, так как по способу-аналогу определяется одна конкретная скважина, обводняющаяся посредством заколонных перетоков (ЗКЦ) воды.
Известен способ выявления источников обводнения скважин [3, прототип], согласно которому выделение проблемных скважин осуществляют путем замера добычи жидкости, ее обводненности и добычи нефти, анализа динамики логарифма водонефтяного фактора (Ln ВНФ), расчета избыточной обводненности и выявления скважин, добывающих избыточную воду. Причем 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.
Указанием на присутствие заколонных перетоков воды считают положительное значение избыточной обводненности. 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. После перечисленных действий проводят промысловые геофизические исследования на присутствие заколонных перетоков воды.
У данного метода поиска скважин с ЗКЦ два недостатка. Во-первых, поиск скважин с ЗКЦ по данному методу осуществляется лишь за период, когда к скважине не подошла по пласту контурная или закачиваемая вода, который может исчисляться лишь несколькими месяцами, в течение которых ЗКЦ могут еще не сформироваться. Во-вторых, анализ скважин проводится последовательно, что для условий больших залежей нефти с большим количеством пробуренных скважин может занять длительное время.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемый способ выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков воды, включает замер добычи жидкости, ее обводненности и добычи нефти, расчет избыточной обводненности продукции и выявление скважин, добывающих избыточную воду. При этом избыточную обводненность продукции рассчитывают как разницу между фактической обводненностью и приемлемой, определяемой по водонасыщенности пласта с использованием функции Баклея-Леверетта. Положительное значение избыточной обводненности считают указанием на присутствие заколонных перетоков воды, после чего проводят подтверждающие промысловые геофизические исследования в выявленных проблемных скважинах на присутствие заколонных перетоков воды. При этом для поиска скважин с ЗКЦ используется графическая корреляция текущих значений фактической обводненности продукции скважины (ось Y) и текущей водонасыщенности пласта в интервале вскрытия (ось X), рассматривающая сразу весь фонд скважин, и расчетная кривая зависимости приемлемой обводненности продукции при вытеснении нефти водой из пласта от текущей его водонасыщенности. При этом текущая водонасыщенность пласта в интервалах вскрытия скважин рассчитывается в математической или гидродинамической модели разработки залежи на фиксированную дату в течение первых 10 лет эксплуатации, а скважинами с ЗКЦ признаются скважины, расположенные на корреляции выше кривой приемлемой обводненности.
Решаемой задачей и техническим результатом настоящего изобретения являются повышение эффективности способа выявления скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков воды, за счет повышения надежности исследования скважин путем увеличения длительности анализируемого начального периода их эксплуатации и за счет значительного сокращения затрат времени на исследование путем обеспечения единовременного исследования всего добывающего фонда.
Способ осуществляется следующей последовательностью операций:
1) проведение промыслово-геофизических исследования скважин после их бурения и определение начальной нефтенасыщенности пласта в интервале вскрытия.
2) постоянный замер добычи нефти, жидкости и обводненности продукции каждой скважины нефтяной залежи;
3) расчет в гидродинамической, либо в математической модели пласта его текущей водонасыщенности в интервале вскрытия каждой скважины;
4) расчет для данной нефтяной залежи зависимости приемлемой обводненности продукции скважины от водонасыщенности пласта в интервале вскрытия, используя функцию Баклея-Леверетта:
,
н
в
н
в
где f(s) - приемлемая обводненность продукции скважины, S - водонасыщенность пласта в интервале вскрытия, k(s) - фазовая проницаемость пласта для нефти, зависящая от значения водонасыщенности, k(s) - фазовая проницаемость пласта для воды, зависящая от значения водонасыщенности, µ - вязкость нефти в пластовых условиях, µ - вязкость воды в пластовых условиях [4];
и диаграмму зависимости фазовых проницаемостей пласта от его водонасыщенности, определяемых по результатам фильтрационных исследований керна;
5) построение графической корреляции фактической текущей обводненности продукции скважины от расчетной текущей водонасыщенности пласта в интервале вскрытия на фиксированную дату в течение первых 10 лет эксплуатации, охватывающей весь добывающий фонд нефтяной залежи. Опыт работ показывает, что подавляющее число ЗКЦ в новых скважинах образуется в период первых 10 лет эксплуатации;
6) рассмотрение полученной графической корреляции совместно с рассчитанной зависимостью приемлемой обводненности продукции скважины от водонасыщенности пласта в интервале вскрытия. Проблемными скважинами с ЗКЦ признаются те, точки которых расположены выше кривой приемлемой обводненности;
7) для уточнения факта присутствия ЗКЦ в выявленных проблемных скважинах, для тех из них, в которых избыточная обводненность продукции появилась не в первый месяц эксплуатации, проводится анализ динамики Ln ВНФ продукции. При этом присутствие ЗКЦ подтверждается для тех скважин, в которых избыточная обводненность продукции отмечается уже в первый месяц эксплуатации, либо ее появление позже сопровождается резким и необратимым скачком значений вверх;
8) проведение ПГИ в выявленных проблемных скважинах для подтверждения присутствия в скважине ЗКЦ и для составления дизайна дальнейших РИР.
Промысловые геофизические исследования, соответственно, проводятся на более надежно выявленных, относительно прототипа, предлагаемым способом проблемных скважинах. ПГИ на выявленных проблемных скважинах проводятся не только для подтверждения присутствия в скважине ЗКЦ, но и для составления дизайна дальнейших РИР. Проведение ПГИ только в скважинах с надежным указанием на присутствие заколонных перетоков воды особенно актуально при диагностировании состояния всего фонда добывающих скважин нефтяной залежи. Оперативный поиск скважин, обводняющихся посредством заколонных перетоков, одновременно по всему фонду добывающих скважин, позволяет проводить ремонтно-изоляционные работы (РИР) более обоснованно и более адресно.
ПРИМЕР
Выявление скважин с ЗКЦ на западной среднедевонской залежи Возейского месторождения. На фиг.1 представлена графическая корреляция значений текущей обводненности продукции скважин и расчетной водонасыщенности пласта в интервале вскрытия, охватывающая весь добывающий фонд по состоянию первых 6,0-6,5 лет эксплуатации. На ней же отмечена зависимость приемлемой обводненности продукции скважины от водонасыщенности пласта (фиг. 1, позиция 1), рассчитанная с помощью функции Баклея - Леверетта и диаграмм относительных фазовых проницаемостей, полученных по результатам фильтрационных исследований керна. Точки, соответствующие проблемным скважинам, значения которых заметно превышают приемлемые значения на кривой, окружены эллипсом (фиг. 1, позиция 2). Так были отмечены ЗКЦ, проявившиеся в скважинах данной залежи из-за позднего ввода на ней системы ППД и сильного снижения пластового давления, что привело к проявлению подошвенной воды с нижнего водонасыщенного пласта через негерметичности в цементном кольце.
Для подтверждения раннего обводнения скважин данной залежи подошвенной водой были проанализированы результаты их промыслово-геофизических исследований в ранний период эксплуатации. По большинству исследованных скважин в ранний период эксплуатации действительно отмечалось обводнение за счет ЗКЦ (либо за счет негерметичности эксплуатационной колонны). Такое отмечено по скважинам А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З и И. В первых пяти скважинах из этого списка (скважины А, Б, В, Г и Д) заколонные перетоки отмечаются на графической корреляции, представленной на фиг. 1. Точки, соответствующие этим скважинам, отмечены на корреляции кружками. Точки трех других скважин (скважины Ж, З и И) на данной корреляции не отмечены, т.к. к моменту исследования (после первых 6,0 лет эксплуатации) эти скважины уже были остановлены из-за высокой обводненности вследствие ЗКЦ. По скважине 3 ЗКЦ образовался через полгода, т.е. в период 6,5-7,0 лет эксплуатации, что подтвердилось анализом аналогичной корреляции за соответствующий период.
Источники информации
1. РД-39-100-91 - Методическое руководство по гидродинамическим и промыслово-геофизическим методам контроля за разработкой нефтяных месторождений. - М., - 1990 г. 540 с, аналог.
2. Патент РФ 2318993, Е21В 43/16, 10.03.2008 - аналог.
3. Патент РФ 2435028, Е21В 47/10 (2006.01) - прототип.
4. Крейг Ф.Ф. Разработка нефтяных месторождений при заводнении. Нью-Иорк - Даллас, 1971. пер. с англ./ Под ред. проф. В.Л. Данилова. - М. : Недра, 1974. - 192 с.