Диссертация (Мониторинг профиля притока (приемистости) в горизонтальных скважинах по результатам распределенной нестационарной термометрии)

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. ГубкинаНа правах рукописиБУЯНОВ АНТОН ВИТАЛЬЕВИЧМОНИТОРИНГ ПРОФИЛЯ ПРИТОКА (ПРИЕМИСТОСТИ) ВГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ ПО РЕЗУЛЬТАТАМРАСПРЕДЕЛЕННОЙ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемыхДИССЕРТАЦИЯна соискание степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н., профессорКременецкий Михаил ИзраилевичМосква – 2019 г.ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................................................... 4ГЛАВА 1.

ЗАДАЧИ И СПЕЦИФИКА ПРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ. РОЛЬ ТЕРМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ................................. 141.1.ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТАНДАРТНОГО КОМПЛЕКСА ПГИ ВГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ ........................................................................................................181.21.2.1ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТАНДАРТНОГО КОМПЛЕКСА ПГИ ........................................21РАЗНОВИДНОСТИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ (ОТЕЧЕСТВЕННЫЕИ ЗАРУБЕЖНЫЕ СТАЦИОНАРНЫЕ И РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ПО СЕЧЕНИЮ СТВОЛА ДАТЧИКИ) ...............241.2.2УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ..........................................291.2.3РАСШИРЕНИЕ СТАНДАРТНОГО КОМПЛЕКСА ПГИ .............................................................321.2.4РОЛЬ И ГРАНИЦЫ ПРИМЕНИМОСТИ ТЕРМОМЕТРИИ КАК ОДНОГО ИЗ МЕТОДОВ,ПОДЛЕЖАЩИХ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ........................................................................351.2.5НОВЫЕ ЗАДАЧИ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ .....................381.3 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ ......................................................................................................41ГЛАВА 2.

ИЗМЕАРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ДАТЧИКАМИ НА ПРИЕМЕОПТОВОЛОКОННЫХ СИСТЕМ (ОВС) – НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПУТЬ РАЗВИТИЯНЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ .................................................................................................. 432.1ОПТОВОЛОКНО КАК СРЕДСТВО ПОЛУЧЕНИЯ СИГНАЛА..........................................................432.2ОСОБЕННОСТИ ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ .....................................................................442.3ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ОПТОВОЛОКОННЫХ ДАТЧИКОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ .........................472.4СТРУКТУРА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ................................................................................532.5ПЕРСПЕКТИВЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ТЕРМОМЕТРИИ .................................................................572.6ОБЗОР ИЗВЕСТНОЙ ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ОВС (РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ) ...............592.7ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ .................................................................................................64ГЛАВА 3.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ВГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТВОЛАХ ............................................................................................................ 653.1ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ В ДЕЙСТВУЮЩИХГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ ........................................................................................................653.2МОДЕЛЬ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ...........................................................................................723.3НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – КЛЮЧ К ПОВЫШЕНИЮ ИНФОРМАТИВНОСТИРАСПРЕДЕЛЕННОЙ ТЕРМОМЕТРИИ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ .............................................793.4ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ .................................................................................................862ГЛАВА 4.

ЭКСПРЕССНЫЕ МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА РАБОТЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ........................................................................................................... 874.1ВОЗМОЖНОСТИ ЭКСПРЕСС-ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ НЕСТАЦИОНАРНОЙРАСПРЕДЕЛЕННОЙ ТЕРМОМЕТРИИ .....................................................................................................874.2ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПРЕССНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХСКВАЖИН4.2.1............................................................................................................................................91ОЦЕНКА ДОЛИ РАБОТЫ ПЛАСТОВ В ЗАКАЧКЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДИНАМИКИТЕМПЕРАТУРЫ В ИНТЕРВАЛАХ ВНЕ РАБОТАЮЩИХ ЗОН ...................................................................914.2.24.3АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРЕДЕЛАХ РАБОТАЮЩИХ ИНТЕРВАЛОВ ............103ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПРЕССНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХСКВАЖИН..........................................................................................................................................1094.3.1АНАЛИЗА ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ В ИНТЕРВАЛАХ ВНЕ РАБОТАЮЩИХ ЗОН .............1094.3.2АНАЛИЗА ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПРЕДЕЛАХ РАБОТАЮЩИХ ИНТЕРВАЛОВ ..........1224.4ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ ...............................................................................................129ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..........................................................................................................................................

131СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................................................ 1333ВВЕДЕНИЕПромыслово-геофизические исследования (ПГИ) являются неотъемлемымэлементом системного контроля на любом этапе разработки нефтяных и газовыхместорождений.

Ряд методов, входящих как в стандартный, так и в расширенныйкомплекс ПГИ, предназначен для оценки непосредственно работающих участковисследуемых геологических объектов, определения профиля притока или профиляприемистости эксплуатационных скважины, установления состава притока свыделением основных фаз. На основе всей этой информации осуществляетсяоптимизациярежимовработыисследуемыхскважин,чтоспособствуетобеспечению благоприятных условий для разработки в целомОднако, в горизонтальной скважине (ГС) условия проведения ПГИ, резкоухудшаются. Влияют такие осложняющие факторы как искривленная траекторияствола, многокомпонентный расслаивающийся по длине и высоте газожидкостнойпоток сложной структуры, низкая депрессия на пласты и т.д.

Возникающие приэтом технологические трудности существенно сказываются на информативностистандартного комплекса ПГИ.Приэтомдажеприменениесовременнойглубиннойаппаратуры,целенаправленно ориентированной для применения в ГС и оснащеннойнесколькими датчиками, позволяющими давать оценку состава смеси по сечениюствола не всегда решают данную задачу. Препятствует низкий и нестабильныйрасход скважины, при котором результативность подобных исследований резкоснижается.Подобного рода проблемы заставляют исследователей обратить особоевнимание на термометрию.

Её потенциал при диагностике и количественнойоценке интенсивности процессов движения жидкости и газа очень высок и наданный момент еще не реализован до концаЭтот потенциал скрыт в динамике быстро протекающих температурныхпроцессов,характерныхдлянестабильноработающихэксплуатационныхскважинах при разработке трудно извлекаемых запасов углеводородов.4Дляповышенияосложненныхусловияхинформативностиэксплуатациинестационарнойскважины,термометриинеобходимпереходвотстандартных технологий измерений к распределенным по стволу системамстационарного мониторинга температуры во времени, а они в свою очередьтребуют методологической адаптации для учета динамичного измененияизучаемых параметров во времени.Цель работыВыдвинутые в диссертационной работе проблемы отображают её основныецели, которые заключаются в разработке альтернативных методов интерпретацииданных термометрии с применением современных скважинных измерительныхсистем долговременного мониторинга температуры в нестационарных условияхпри сложных способах заканчивания скважин (горизонтальные стволы (ГС), ГС смножественным ГРП (МГРП), многоствольные скважины (в том числе fish-bone).Задачи1.

Обоснование усовершенствованных способов диагностики базовыхтермодинамических эффектов, оказывающих преобладающее влияние наформирование теплового поля в эксплуатационной скважине со сложнымспособом заканчивания (ГС и ГС с МсГРП) в режимах закачки и отбора;2. Обоснование оптимальных условий диагностики профиля притока(приемистости)наосновенаблюдениябыстропротекающихтермодинамических процессов, связанных с нестабильной работойпластов;3.

Разработка технологий проведения термических исследований, а такжеспособовинтерпретацииполученныхрезультатовсцельюколичественной оценки параметров профиля притока (приемистости) вгоризонтальных стволах;4. Теоретическийинформативныхиэкспериментальныйвозможностейанализнепрерывногодополнительныхдолговременноготемпературного мониторинга в ГС с целью обоснования разработки5альтернативных технологий обработки и интерпретации скважинныхданных при оценке профиля притока и приемистости;5. Разработка методики интерпретации термограмм при переходныхпроцессах, связанных с изменением режима работы эксплуатационнойскважины со сложным заканчиванием в процессе непрерывного онлайнмониторинга;6.

Обоснование границ применимости и оценка достоверности экспрессныхспособов количественной обработки результатов долговременноготемпературного мониторинга в скважинах со сложным заканчиванием,как базового элемента интерпретации результатов термометрии приоценкепрофиляпритокаиприемистости,предшествующеготермомоделированию.Методы исследованияПоставленные в данной работе задачи решались за несколько этапов.Вначале проводился поиск и обработка имеющейся по исследуемому вопросуинформации с анализом отечественных и зарубежных публикаций.

Затем,принимая во внимание существующие подходы, осуществлялось теоретическоеизучение термодинамических процессов, протекающих в пласте и в скважине.Следующая итерация заключалась в воспроизведении всех базовых эффектов вспециально подобранной упрощенной численной модели, которые влияют наформирование теплового поля в рассматриваемой системе в наибольшей степени.В заключении выполнялось обобщение и анализ результатов расчета сприменением известных, модернизированных и разработанных автором методик иалгоритмов.Впроцессемоделированияиспользовалосьпрограммныепродуктызарубежных и отечественных нефтегазодобывающих компаний, такие как«Камертон» (ГЕТЭК), «Eclipse» (Schlumberger), С++ (Microsoft).Достоверность полученных выводов и рекомендаций соискателя доказанаобобщением и анализом результатов отечественных и зарубежных научных6исследований, оценкой информативности примененных методов исследований идостоверности выявленных закономерностей характера изменения изучаемыхгеофизических полей на базе численного моделирования и теоретическихэкспериментов в скважинах, результатами опробования и дальнейшего внедренияпредложенных способов исследования скважин и алгоритмов интерпретацииполученных данных.Научная новизна1.