МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ПЕРЕТОКОВ ГАЗА НА МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

METHODS FOR DETECTING GAS FLOWS IN MULTI-LAYER DEPOSITS

Eugenia Bulovatskaia

master's student, Technical Institute of Oil and Gas, Sakhalin State University

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Tatyana Bazil

candidate of economic Sciences, Associate Professor, Technical Institute of Oil and Gas, Sakhalin State University

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

Yanina Denisova

candidate of biological sciences, Associate Professor, Technical Institute of Oil and Gas, Sakhalin State University, Sakhalin State University

Russia, Yuzhno-Sakhalinsk

АННОТАЦИЯ

Возникновение межпластовых перетоков газа является серьезным осложнением при разработки многопластовых месторождений. Миграция углеводородов сказывается негативно на качестве разработки эксплуатационных объектов, которая может повлечь за собой безвозвратные потери запасов газа, образование техногенных залежей, грифонов, открытых фонтанов, а также загрязнение водоносных горизонтов.

В связи с этим важно регулярно проводить исследования технического состояния скважин, вовремя выявлять и устранять нарушения цементного камня, обсадных труб и муфтовых соединений. А также проводить комплекс гидродинамических исследований, включающий в себя исследования по контролю энергетического состояния залежей путем периодических измерений забойных и пластовых давлений, с целью построения карт изобар, определения продуктивности, приемистости и гидродинамических параметров продуктивных пластов. Использовать при анализе разработки аналитические модели и гидродинамическое моделирование.

ABSTRACT

The occurrence of inter-layer gas flows is a serious complication in the development of multi-layer deposits. The migration of hydrocarbons has a negative impact on the quality of development of operational facilities, which can lead to irretrievable losses of gas reserves, the formation of man-made deposits, griffins, open fountains, as well as pollution of aquifers.

In this regard, it is important to regularly conduct studies of the technical condition of wells, timely identify and eliminate violations of cement stone, casing pipes and coupling joints. As well as to carry out a complex of hydrodynamic studies, including studies on monitoring the energy state of deposits by periodic measurements of bottom-hole and reservoir pressures, in order to build isobar maps, determine productivity, pick-up and hydrodynamic parameters of productive formations. To use analytical models and hydrodynamic modeling in the analysis of the development.

Ключевые слова: негерметичность эксплуатационной колонны; перетоки, обсадная колонна; разлом; грифон.

Keywords: leakage of the production column; overflow, casing; fracture; griffin.

В процессе разработки многопластовых месторождений нередко для уменьшения экономических затрат ствол скважин вскрывает множество пластов и пропластков. Разработка залежей ведется возвратным фондом скважин с переходом на вышележащий горизонт после выработки нижнего объекта.

При бурении скважин разрушаются перемычки, которые изолируют пласты с различными фильтрационно-емкостными свойствами, пластовым давлением, и тем самым создаются каналы перетока. Чтобы этого не допустить, скважины обсаживаются трубами и цементируются. Обсадные колонны служат не только для сохранности запасов углеводородов, но и сохраняют чистоту водоносных горизонтов, а также препятствуют появлению такого опасного осложнения, как грифонообразование.

Негерметичность обсадных колонн может возникнуть в результате ряда факторов. К основным относятся: природные, технологические, технические. Наиболее типичными природными факторами являются нарушение массива горных пород трещинами и разрывами, низкая прочность горных пород. Такие технологические факторы, как резкие перегибы ствола скважин, ошибка в выборе герметизирующего состава, чрезмерное повышение внутреннего давления в скважине могут влиять на целостность эксплуатационной колонны. К техническим факторам можно отнести нарушения герметичности обсадных труб, цементного камня, недостатки в стыкующих устройствах и т.д. Стоит отметить, что геологические факторы незначительно влияют на частоту появления негерметичности [5]. Решающими факторами являются строгое соблюдение технологии в процессах строительства и эксплуатации скважин, а также грамотный подбор оборудования с учетом всех физико-механических свойств горных пород, слагающих разрез объекта разработки.

Для обнаружения интервалов заколонного перетока в настоящее время широко применяются такие промыслово-геофизические исследования (ПГИ), как термометрия, шумометрия, расходометрия и т.д. [3]. Термометрия основана на регистрации естественных и искусственных температурных полей. Поля делятся на 3 типа: стационарные, квазистационарные и нестационарные [1]. Данный метод позволяет определить места нарушения герметичности, так как напротив негерметичного участка отмечается дроссельная аномалия либо аномалия калориметрического смешивания. Расходометрия – широкодоступный метод и наиболее часто используемый, замеряет скорость и величину потока жидкости в скважине. При таком исследовании в скважину спускается прибор, в состав которого входит модуль расходомера, с помощью которого можно обнаружить места нарушения герметичности колонны. Соответственно, шумометрия основана на регистрации интенсивности шумов, возникающих в пластах, в стволе скважины и в заколонном пространстве при движении газа, нефти и воды [4]. На практике нередко применяют сразу несколько ПГИ одновременно, чтобы увеличить точность исследований и снизить затраты.

Природа миграции газа может быть не связана с движением флюида по стволу скважины. На месторождениях со сложным геологическим строением, с наличием большого количества продуктивных горизонтов, которые «изрезаны» тектоническими нарушениями на более мелкие блоки, при создании небольшой депрессии (перепада пластового давления) залежи могут сообщаться между собой через проводящие разломы. На рисунке 1 представлена схема миграции газа через развырные нарушения. Для выявления таких гидродинамических связей необходим комплексный анализ разработки месторождения. Также на таких месторождениях необходимо регулярно проводить ПГИ по выявлению заколонной циркуляции, нарушения целостности эксплуатационной колонны, чтобы исключить факт движения углеводорода по стволу скважины.

Рисунок 1. Схема миграции газа через тектонические нарушения

Признаками наличия гидродинамической связи между залежами могут являться факты:

1. Одинаковые либо близкие по своим значениям отметки ГНК и ГВК.
2. Ярко выраженное несоответствие степени выработки объектов их запасам (выработка запасов достигла более 100%). В данном случае необходимо убедиться, что начальные запасы подсчитаны верно.
3. Наличие замеров пластового давления ниже начального по залежам впервые введенные в разработку, а также снижение давления на залежах при отсутствии на них отборов.
4. Криволинейный вид зависимости приведенного пластового давления P(t)/z(t) от суммарного отбора газа Qдоб(t).

На рисунке 2 представлен пример зависимостей P(t)/z(t) = f (Qдоб.(t)).

Рисунок 2. Зависимость приведенного пластового давления P(t)/z(t) от суммарного отбора газа Qдоб(t)

Для газового режима, если вся залежь охвачена дренированием, отношение dQ/dP, как известно, численно равно начальному поровому объему залежи и в процессе разработки остается неизменным. Но, если появляются факторы, тормозящие или ускоряющие темп снижения давления, то dQ/dP соответственно будет увеличиваться или уменьшаться. Среди факторов, приводящих к увеличению в процессе разработки залежи указанного отношения, можно отметить внедрение воды и переток газа из других залежей [2].

Вначале кривая снижения приведенного пластового давления на зависимости отражает процесс дренирования только той доли запасов газа, которая приурочена к залежи и которые охвачены дренированием   при газовом режиме. Но далее наблюдается отклонение от прямой. Это характерно для упруговодонапорного режима. Однако, если причиной отклонения указанной фактической кривой является вторжение пластовых вод в залежь, то объем залежи должен был полностью быть обводнен, так как суммарный отбор газа давно превысил запасы газа, определенные объемным методом. Следовательно, поступление пластовой воды в залежь не может являться причиной отклонения зависимости. Наиболее вероятной причиной такого отклонения, как уже отмечалось выше, явился дополнительный приток газа, а его источником – другие газовые залежи.

При разработки сложных месторождений необходимо проводить комплексный анализ разработки залежей, включающий в себя 3D моделирование, применение аналитических моделей, анализ промысловых исследований. В результате совокупность методов позволит достоверно определить природу сложных процессов миграции углеводородов.

Список литературы:

1. Бурдин Д.Л. Использование термометрии для решения промыслово-геофизических задач // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. – 2010. – №10. – 205 – 209 с.
2. Васильева Д.А. Применение метода материального баланса для оценки снижения запасов газа // Молодой ученый. – 2021. – № 24. – 39–42 с.
3. Дубинский Г.С., Акчурин Х.И., Андреев В.Е., Котенев Ю.А. Технологии водоизоляционных работ в терригенных коллекторах. СПб.: Недра, – 2011. –178 с.
4. Марфин Е. А. Скважинная шумометрия и виброакустическое воздействие на флюидонасыщенные пласты: Учебно-методическое пособие. – Казань: Казан. ун-т, – 2015. – 45 с.
5. Мухаметшин В.Г., Дубинский Г.С., Аверьянов А.П. О причинах нарушений герметичности эксплуатационных колонн и мероприятиях по их предотвращению // Проблемы сбора и подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2016. – №3. –19-24 с.