СПОСОБ МОНИТОРИНГА ШИРОКОМАСШТАБНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ГАЗОВОДЯНОГО КОНТАКТА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
METHOD FOR MONITORING LARGE-SCALE CHANGE OF GAS-WATER CONTACT DURING DEVELOPMENT OF GAS FIELDS

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и предназначено для мониторинга изменения положения газоводяного контакта (ГВК) по всей площади газовых месторождений, имеющих массивное строение с подошвенной водой.
Для определения изменения положения уровня ГВК традиционно используются промысловые геофизические методы исследования скважин (ПГИ): нейтронные методы или нейтронный каротаж (НК) (Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов. - М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, 2005. - 780 с.).
Это самые распространенные в настоящее время методы. Данные методы дают принципиальную возможность проведения исследований по текущей оценке газонасыщенности пластов. Эти методы достаточно широко распространены и показали достаточно высокую результативность. Основной результат, получаемый известными методами - это непосредственное и в определенной мере явное определение текущего (на момент исследования) положения ГВК в пласте в районе исследуемой скважины. Вместе с тем, НК имеет ряд недостатков:
- глубинность методов не превышает 20-30 сантиметров, что не позволяет увидеть реальную картину изменения газонасыщенности в удаленной части пласта;
- площадной охват данными исследованиями в целом не превышает 30% фонда скважин месторождения;
- ограничение по конструкции скважины, предполагающее выполнение исследований только в тех случаях, когда газонасыщенная часть пласта вскрыта на всю мощность;
- газодобывающим компаниям требуется привлечение сервисных предприятий для проведения исследований скважин.
Известен способ определения существующего положения ГВК стандартным индукционным и электромагнитным методами, а также высокочастотное индукционное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ) (Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов. - М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, стр. 130, 2005. - 780 с.).
Результаты электромагнитного зондирования с помощью индукционного и электромагнитных методов позволяют осуществлять мониторинг за изменением геоэлектрических характеристик прискважинной зоны. При этом вполне успешно решаются задачи оценки текущей и остаточной насыщенности продуктивных пластов, определения положения ГВК, контроля процесса выработки запасов газа. Стандартные индукционный и электромагнитные методы имеют значительно большую глубинность (до 2,8 м) по сравнению с НК методами (0,3 м), что позволяет выделять положение ГВК в удаленной зоне пласта.
Метод ВИКИЗ предоставляет возможность измерения параметров магнитного поля трехкатушечными индукционными зондами, обладающими геометрическим и гидродинамическим подобием. За одну спускоподъемную операцию выполняется пять записей разноглубинных индукционных зондов (от 2 до 0,1 м). Данный метод характеризуется высоким пространственным разрешением и имеет глубинность исследования до 2 метров. Стандартные индукционные и диэлектрические методы, включая ВИКИЗ, имеют следующие недостатки:
- предполагается использование системы наблюдательных скважин, обсаженных радиопрозрачной (стеклопластиковой) колонной;
- ограниченный фонд скважин со стеклопластиковой колонной, не превышающий 0,4% от общего числа скважин месторождения, при этом целый ряд месторождений вообще не имеет скважин с соответствующей конструкцией;
- газодобывающим компаниям требуется привлечение сервисных предприятий как для проведения исследований скважин, так и для интерпретации полученных данных;
- наукоемкость метода предполагает высокую стоимость исследований и интерпретации.
Известен также способ определения положения ГВК в районе исследуемой скважины. Это геофизический метод широкополосной акустики (ВАК). (Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов. - М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, стр. 125, 2005. - 780 с).
Рядом исследователей выявлена хорошая зависимость (корреляция) между результатами акустического и индукционного методов. Совместное использование двух этих методов считается наиболее эффективным для определения и оценки положения ГВК в продуктивных пластах. Метод ВАК также имеет ряд недостатков:
- предполагается использование системы наблюдательных скважин, обсаженных радиопрозрачной (стеклопластиковой) колонной;
- для повышения надежности результата использование метода предполагает его комплексирование с другими геофизическими методами;
- газодобывающим компаниям требуется привлечение сервисных предприятий как для проведения исследований скважин, так и для интерпретации полученных данных.
В настоящее время все более широкое применение получает метод измерения удельного электрического сопротивления (Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов. - М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, стр. 132, 2005. - 780 с).
с
Это наиболее информативный метод оценки насыщения продуктивных пластов, в том числе и определения ГВК. В последние годы, ряд компаний реализовали данный метод «дивергентного электрокаротажа» (ДВК) для применения в обсаженных металлической колонной скважинах (устройства «CHFR» Schlumberger, «TCR» Baker Atlas, отечественный «ЭКОС»). Зонд измеряет изменение тока AI (сопротивления Ар) в нисходящем токе между парами измерительных электродов. Падение напряжения между электродами включает потери тока вследствие утечек, как в колонне, так и в породе. Пластовый ток оценивается из тока обсадной колонны путем вычитания. Фиксируемые разности потенциалов составляют всего лишь 5-500 нВ. Радиус исследования достигает 2-10 м, вертикальное разрешение 1,2 м. Метод ДВК имеет следующие недостатки:
- плохой контакт между секциями колонны и электродами аппаратуры с металлом скважины негативно влияет на качество записи;
- применение технологии чаще всего включает предварительную подготовку скважины - скребкование внутренней поверхности колонны;
- наукоемкость метода предполагает высокую стоимость исследований и интерпретации.
Отсутствие достаточного объема знаний о реальном (текущем) положении уровня ГВК в пласте создает дополнительные риски при принятии оптимальных решений по разработке месторождений, которые приводят к снижению коэффициента извлечения газа, уменьшению срока межремонтного периода работы скважин и уменьшению периода безводной эксплуатации скважин.
Задачей, на решение, которой направлено предлагаемое изобретение, является минимизация описанных выше недостатков, существенное увеличение количества скважин, вовлеченных в процесс мониторинга ГВК, снижение стоимости исследований.
Техническим результатом предлагаемого способа мониторинга является повышение эффективности контроля изменения положения ГВК по площади всего месторождения. Межскважинная корреляция положения уровня ГВК при мониторинге флюидального контакта предлагаемым методом ГДИ является более точной, поскольку, во-первых, картина текущего положения контакта получается на основе результатов оценки его положения во всех скважинах, вскрываемых газонасыщенный коллектор, а во-вторых, изменение положения диагностируется и в условиях отсутствия вскрытия скважиной самого контакта.
Существующие методы контроля изменения положения ГВК позволяют осуществить корреляцию только ограниченного числа скважин, в которых, во-первых, возможно проведение таких исследований, а во-вторых, вскрыт флюидальный контакт. Разработанный способ контроля изменения положения флюидального контакта по площади всего месторождения позволяет осуществлять гибкий контроль рациональной выработки запасов, сосредоточенных в рассматриваемых залежах, оперативно корректировать режимы работы скважин, что в конечном итоге приводит к увеличению межремонтного периода работы скважин.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что способ мониторинга широкомасштабного изменения ГВК при разработке газовых месторождений включает первичные газодинамические исследования всех скважин месторождения, создание базы результатов первичных газодинамических исследований всех скважин месторождения с последующим анализом и сравнением результатов текущих газодинамических исследований (повторных) по каждой скважине месторождения с базовыми результатами, изменение значений комплексного параметра проводимости (k⋅h), определяемого в ходе проведения газодинамических исследований для каждой скважины по всему месторождению.
Предлагаемый способ поясняется графиками, где на
фиг 1 (а, б) представлены разновременные графики кривых восстановления давления,
фиг 2, 3 - графики сопоставления высоты подъема ГВК по ПГИ и предлагаемому способу.
Предлагаемый способ мониторинга осуществляется следующим образом.
Для диагностирования количественной оценки изменения положения ГВК используют результаты газодинамических исследований скважин на основании динамики изменения со временем комплексного параметра проводимости (k h), который определяют в ходе проведения ГДИ для каждой скважины по всему месторождению. Ежегодный охват скважин ГДИ составляет 25-30%. В течение 3-4 лет исследования охватывают 100% фонда скважин месторождения. Результаты исследований накапливаются, документируются и в конечном итоге формируется база. Интерпретацию данных, проводимых в настоящее время ГДИС, дополняют ретроспективным анализом, посредством сопоставления диагностических и специальных графиков кривых восстановления давления (КВД) разновременных исследований, проведенных в рассматриваемой скважине ранее. При обоснованном выявлении признаков изменения параметра проводимости (k⋅h) через анализ всей имеющейся геологической и промысловой информации делается вывод о наиболее вероятной причине, повлиявшей на изменение (снижение) параметра проводимости (k⋅h). Основная причина изменения комплексного параметра проводимости (k⋅h) связана с продвижением ГВК в газонасыщенную часть продуктивного разреза. Изменение (снижение) параметра проводимости (k⋅h) диагностируют по соотношению положений горизонтального участка производной давления, соответствующих радиальному течению в пласте, на разновременных графиках КВД (фиг. 1 а, б). Разновременные газодинамические исследования скважин, имеющиеся в базе, сопоставляют с результатами новых исследований, устанавливают изменения параметра проводимости (k h) и объясняют причины произошедших изменений, после чего делают вывод о наличии перемещения ГВК или его отсутствии.
Пример
По результатам анализа всей совокупности результатов газодинамических исследований, проведенных на северном куполе Комсомольского месторождения (пласт ПК 1, залежь сеноманского возраста), выявлен целый ряд изменений комплексного параметра проводимости. Проведено сопоставление выявленных изменений комплексного параметра проводимости (k⋅h) по газодинамическим исследованиям с результатами ГИС-контроля изменения положения ГВК в пласте геофизическими методами. В скважинах, где геофизическими методами диагностируется изменение положения ГВК в пласте, газодинамические исследования показывают снижение комплексного параметра проводимости (k⋅h). В результате получено принципиальное понимание того, что снижение параметра (k⋅h) является индикатором изменения положения ГВК в пласте. Характерной особенностью залежи, где получена рассматриваемая зависимость, является: ее массивный тип, сравнительно малая высота (около 30 метров), высокая проницаемость (среднее значение 320 мД), низкая расчлененность. Результаты газодинамических исследований могут выступать в роли не только индикатора изменения ГВК. С их помощью, в ряде случаев, возможно выполнить и количественную оценку высоты произошедшего подъема ГВК посредством сопоставления значений предыдущего и настоящего коэффициентов проводимости. Сопоставление высоты подъема ГВК, определенного стандартной (ПГИ) и предлагаемой (ГДИС) методиками по ряду скважин представлено на диаграмме (фиг. 2). Анализ показал, что абсолютное отклонение изменения положения ГВК, по предлагаемому способу составляет от 0 до 3,01 м, при среднем значении 1,64 м, значение квадрата коэффициента корреляции достигает 0,75 и указывает на хорошую сходимость результатов сравниваемых методов (фиг. 3). Сравнительный анализ результатов независимых определений высоты подъема ГВК методами ПГИ и ГДИС показал жизнеспособность рассматриваемой методики. После проведения широкомасштабных ГДИС с охватом фонда скважин, близким к 100%, на северном куполе Комсомольского месторождения изменение положения ГВК выявлено в 15 скважинах, причем ПГИ проведены только в 11 скважинах. Идентифицированные изменения согласуются с результатами ГИС (ПГИ). При этом ГДИ имеют больший площадной охват и значительно расширяют представление о зонах и областях поднятия ГВК. Рассматриваемый способ способствует возможности контроля разработки месторождений, что приводит к улучшению, как эффективности выработки запасов, так и экономических показателей добычи углеводородного сырья.
К достоинствам предлагаемого способа следует отнести следующее. Во-первых, в ряде случаев способ может использоваться как малозатратная альтернатива дорогим ГИС технологиям. Такой подход позволяет снизить затраты на ГИС (ПГИ), выполняя их не систематически, а по необходимости, после диагностирования изменения положения ГВК методами ГДИС. Во-вторых, рассматриваемый способ позволяет увеличить площадной охват исследованиями в части получения дополнительной информации по участкам и зонам изменения ГВК. Совместно с методами ГИС (ПГИ) обобщение информации по изменению уровня ГВК позволяет сделать процесс разработки месторождения более управляемым. В-третьих, данный способ позволяет получать информацию изменения положения ГВК в тех случаях, когда традиционные методы ГИС (ПГИ), сделать этого не могут в силу конструктивных особенностей скважины.