СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ СКВАЖИН В НИЗКОПРОНИЦАЕМЫХ ЗАЛЕЖАХ С ПОДСТИЛАЮЩЕЙ КОНТУРНОЙ ВОДОЙ
METHOD FOR ARRANGEMENT OF WELLS IN LOW PERMEABLE RESERVOIRS WITH UNDERLYING CONTOUR WATER

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к разработке газовых месторождений, и способствует повышению эффективности добычи газа низкопроницаемых залежей с подстилающей контурной водой и устойчивой производительности скважин.
Известны несколько способов размещения скважин по площади газовой залежи с подстилающей контурной водой. В работе [Закиров С.Н. Разработка газовых, газоконденсатных, и нефтегазоконденсатных месторождений. - М.: «Струна», 1998. 138-140 с.] проанализированы два способа размещения скважин: равномерное по залежи и размещение в центральной (сводовой) части залежи. Каждая система имеет свои преимущества и недостатки, но при любой системе размещения скважин на площади газоносности необходимо проводить исследовательские работы по возможности дренирования продуктивных залежей по разрезу в целях предотвращения преждевременного обводнения и остановки скважин при их эксплуатации. Все это способствует повышению коэффициента извлечения газа и увеличению безводного периода эксплуатации скважин.
В работе [Шмыгля П.Т. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений. М.: Недра, 1967, стр. 189-194] рассмотрены два варианта размещения скважин в круговой газовой залежи при упругом водонапорном режиме: равномерное по площади и групповое центральное размещение скважин. Исследуют керны с различными значениями пористости и проницаемости и определяют отношение проницаемостей газо- и водонасыщенынных зон. В зависимости от соотношения проницаемостей газонасыщенной и водонапорной систем определяют вариант зоны размещения скважин. При определенных соотношениях рассматриваемых проницаемостей может оказаться рациональным групповое центральное размещение скважин, так как равномерное размещение может вызвать большое влияние краевых вод на разработку месторождения. Преимущество размещения скважин в центральной (сводовой) части залежи в отличие от равномерной в том, что сокращаются затраты на обустройство промысла. В целом задача размещения скважин решается моделированием с проведением технико-экономического обоснования с учетом проницаемости и пористости газо- и водонасьпценных зон.
Недостатком заявленных способов является то, что при размещении скважин в сводовой (центральной) части залежи не учитывается недренируемая площадь газоносности. С уменьшением проницаемости породы пласта высота переходной зоны от уровня ГВК (газоводяного контакта) растет, тем самым площадь газоносной части залежи, охватываемая подвижной водой, увеличивается. На данном участке площади уменьшается эффективная проницаемость скважин, а также увеличивается риск поступления воды к призабойной зоне. Также следует отметить, что на месторождениях, сложенных заглинизированными терригенными коллекторами, при контакте с водой глинистые породы набухают, в результате чего значительно снижается проницаемость призабойной зоны и резко падает продуктивность скважины, вплоть до ее полной остановки. Особенно это касается пластовых глин, относящихся к типу монтмориллонитовых и отличающихся наибольшей способностью к набуханию.
Стоит задача повышения эффективности размещения скважин низкопроницаемых газовых залежей с подстилающей контурной водой за счет определении местоположения участков с ненулевой эффективной газопроницаемостью.
Поставленная задача решается тем, что в способе размещения скважин в низкопроницаемых залежах с подстилающей контурной водой, включающем проведение исследований кернов с различными значениями пористости и проницаемости, определение проницаемостей газо- и водонасыщенной зоны и на их основе принятие решения о размещении скважин, согласно изобретению на кернах различной проницаемости проводят капиллярные исследования - определяют относительные фазовые проницаемости и зависимость капиллярного давления от водонасыщенности, по результатам исследований определяют зависимость эффективной проницаемости от эффективной пористости, по результатам капиллярных исследований строят J-функцию Леверетта и находят зависимость водонасыщенности (газонасыщенности) от уровня ГВК, пористости и проницаемости, строят карты поверхности ГВК, проницаемости, пористости, на их основе строят карту водонасыщенности, далее на основе карт водонасыщенности и пористости строят карту эффективной пористости по газу, после чего, используя зависимость эффективной проницаемости от эффективной пористости по газу, строят карту эффективной газопроницаемости, затем на нее накладывают квадратную сетку, выделяют ячейки с ненулевым значением эффективной газопроницаемости, которые представляют собой дренируемую газом зону коллектора на площади газоносности для размещения планируемых скважин.
Способ осуществляется следующим образом.
1. Для получения проницаемостей газо- и водонасыщенной зон проводят серию капиллярных лабораторных исследований по определению относительных фазовых проницаемостей и капиллярных свойств (зависимость капиллярного давления от водонасыщенности) на образцах с различной проницаемостью.
2. Строят зависимость эффективной проницаемости от эффективной пористости по газу.
3. Строят J-функцию Леверетта [Амикс Д., Басе Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта. М.: Гостоптехиздат, 1962, 572 стр.] и из равенства каппилярных сил и сил тяжести находят зависимость водонасыщенности (газонасыщенности) от уровня ГВК, пористости и проницаемости.
4. Строят карты проницаемости, пористости, поверхности ГВК. На основе данных карт по полученной в п. 3 зависимости водонасыщенности от уровня ГВК, пористости и проницаемости строят карту водонасыщенности. На основе карт пористости и водонасыщенности строят карту эффективной пористости по газу.
5. На основе карты эффективной пористости по газу по полученной в п. 2 зависимости строят карту эффективной газопроницаемости.
6. Накладывают квадратную сетку на карту эффективной газопроницаемости. Размеры сетки будут зависеть от необходимой степени точности получаемых результатов. Чем меньше размер ячейки сетки, тем более точны результаты расчета на единицу площади залежи.
7. Выделяют ячейки с ненулевыми значениями эффективной газопроницаемости, которые будут представлять собой дренируемую газовую зону.
8. Располагают скважины в центральной (сводовой) части залежи, но при размещении скважин учитывают дренируемые площади газоносности.
Осуществление способа иллюстрируется следующими материалами.
Фиг. 1 - схема газовой залежи с подстилающей контурной водой. Показаны дренируемые и недренируемые участки залежи.
Фиг. 2 - зависимость эффективной проницаемости от эффективной пористости на образцах керна.
Фиг. 3 - J-функция по результатам капиллярных исследований керна исследуемой залежи.
Фиг. 4 - карта проницаемости по газу.
Фиг. 5 - карта пористости по газу.
Фиг. 6 - карта водонасыщенности.
Фиг. 7 - карта эффективной пористости по газу.
Фиг. 8 - карта эффективной проницаемости по газу.
Пример.
Газовая залежь находится на стадии начальной разработки. Залежь характеризуется высокой расчлененностью и неоднородностью со следующими геолого-геофизическими параметрами: средняя глубина залегания - 1100 м, среднее значение: эффективной газонасыщенной толщины - 20 м, коэффициента проницаемости по газу -1.4 мД, коэффициента пористости - 0.25, коэффициента газонасыщенности - 0.54, начальное пластовое давление -11.2 МПа.
Для определения дренируемых газовых зон рассматриваемой залежи необходимо получить зависимость эффективной проницаемости от эффективной пористости. Для построения этой зависимости была проведена серия лабораторных исследований по определению относительных фазовых проницаемостей на образцах керна различной проницаемостью. Было выполнено 40 экспериментов по измерению эффективной проницаемости на образцах керна, по результатам которых была выявлена зависимость, показанная на фиг. 2. Анализ зависимости показывает, что порода становится практически непроницаемой после снижения эффективной пористости до значения 2,5% и менее.
По результатам капиллярных экспериментов на керне исследуемой залежи строим J-функцию (фиг. 3)
0
W
где a=0.28, b=1.4, J=-0.9 определены по результатам аппроксимации экспериментальных данных, S - водонасыщенность, д. ед. Водонасыщенность определяем из следующего выражения:
По определению J-функции [Амикс Д., Басе Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта. М.: Гостоптехиздат, 1962, 572 стр.]
c
2
где p - капиллярное давление, Па; k - проницаемость, м; φ - пористость, д. ед; u - угол смачивания, считаем u=0. Поверхностное натяжения системы газ - вода при барометрических условиях пласта Т (110 атм, 26°C) составляет y=0.06 Н/м [Брилл Дж.П., Мукерджи X. Многофазный поток в скважинах. 2006. С. 300]. Из равенства каппилярных сил и сил тяжести получим
в
г
3
3
2
где ρ - плотность воды, кг/м; ρ - плотность газа в пластовых условиях, кг/м; g=9.81 м/с - ускорение свободного падения, Δh - высота над ГВК.
Подставляя правую часть уравнения (5) в (4) и (4) в (3), получим зависимость водонасыщенности от уровня ГВК, пористости и проницаемости
Газонасыщенность определяется как
В геологической модели, имеющей шаг сетки 100 м, строят карты проницаемости (фиг. 4), пористости (фиг. 5), поверхности ГВК (в модели значение газоводяного контакта принято 1115.74 м (абс. отметка - 1058,6 м)). На основе данных карт по полученной формуле (6) строят карту водонасыщенности (фиг. 6). На основе карт пористости и водонасыщенности строят карту эффективной пористости по газу (фиг. 7) по формуле
По полученной зависимости эффективной газопроницаемости от эффективной пористости по газу строят карту эффективной газопроницаемости (фиг. 8). Накладывают квадратную сетку на карту эффективной газопроницаемости (разрешение чертежа не позволяет видеть ячейки сетки, так как сетка достаточно мелкая). Ячейки, в которых значения эффективной газопроницаемости имеют ненулевые значения, будут являться дренируемыми газовыми зонами. На фиг. 9 светлые участки являются дренируемыми газовыми зонами, а темные - недренируемыми зонами. Именно в дренируемых зонах, расположение которых определяют описанным способом, и предлагается разместить планируемые скважины.
Таким образом, предлагаемый способ размещения скважин в низкопроницаемых залежах с подстилающей контурной водой позволяет эффективно определить местоположение дренируемых участков низкопроницаемых газовых залежей.
Повышаются технико-экономические показатели разработки месторождения за счет более рационального размещения скважин, повышается время их устойчивой производительной работы.