Диссертация (Мониторинг профиля притока (приемистости) в горизонтальных скважинах по результатам распределенной нестационарной термометрии), страница 9

Величина этого шагаопределяет минимально возможную длину отрезка оптоволоконного кабеля,температуру которого можно измерить. Отраженный сигнал суммируетсяпосредством наземного программного устройства от источника излучения вдиапазонах времени и длины, которые намного больше предельных. Такимобразом, набирается некая статистика, необходимая для достижения требуемойточности измерения (чем больше интервалы, тем точнее результат и,соответственно наоборот).

Но бесконечно увеличивать шаги дискретности как поглубине, так и по времени нет необходимости, поскольку в этом случае теряетсясмысл использования оптоволоконной системы: мы не сможем осуществитьинформативный мониторинг температуры с улавливанием кратковременныхпереходных процессов. Следовательно, необходимо найти «золотую средину»между точностью и детальностью выполняемого измерения. На рис.2.6 показанграфик, связывающий величину среднеквадратичного отклонения измеренийоптоволоконным датчиком (Т) с протяженностью интервала измерений по длине(L) и продолжительностью по времени (t) для использованного в данномэксперименте типичного оптоволоконного кабеля.54Продолжительность замера, сек800700Интервал замера по глубине, м6000.5500400Чтобы повысить точностьизмерений необходимоувеличивать продолжительностьизмерения температуры и интервалосреднения по глубине1.03001.52002.0100000.10.20.30.40.50.6Среднеквадратическое отклонение oCРис..2.6.

Метрологические особенности распределенных датчиков на основе оптоволокнаОднако следует учитывать тот факт, что при изменении этих характеристикможет возникнуть отклонение измерения. Например, выбрав для анализапространственное разрешение 1 метр (аппаратура усредняет температуру на этоминтервале) появляется соответствующая погрешность в отслеживании миграциисформировавшегося температурного фона (рис. 2.7). При визуальном анализестановится ясно, что такая погрешность существенно влияет на результатизмерения и возможности анализа. Только способ отслеживания миграции точеклокальных максимумов и минимумов на температурных замерах остаетсяустойчивым.Такимобразом,дляотслеживанияпереходныхпроцессов,необходимо большее пространственное разрешение, максимально возможное,которое может дать оптоволокно [94, 95, 96, 109].55Н, мтемпература, оС4353 4353 430.2 м1.0 м0.5 м0.2 м1.0 м0.5 м5 мин10 мин530.2 м1.0 м0.5 м15 минРис.

2.7 Шаг дискретизации по глубине и по времениЭкспрессный анализ данных графиков позволяет сделать вывод, что вдиапазоне значений t порядка первых минут и L первых метров удаетсядостигнуть точности измерений в десятые доли градуса, что достаточно длявыполнения мониторинговых термических исследований в эксплуатационныхскважинах.562.5 Перспективы распределенной термометрииСейчас системы контроля разработки развиваются достаточно стремительно,и они весьма богаты в своем разнообразии. В зависимости от стоящих перединженерами задач, создание новых и совершенствование уже существующихтехнологических решений направлено на получение конкретных геофизическиххарактеристик.Достижение поставленных целей подразумевает несколько путей развитиятрадиционного мониторинга.

Первое решение основано на использовании, такназываемых, гирлянд датчиков на геофизическом кабеле, подвешенных поднасосом,которыенепрерывнорегистрируютгеофизическиепараметры.Альтернативой могут выступать стационарные датчики (давления, температуры,состава притока и т.д.), установленные в кровле каждого пласта разрабатываемойсистемы, если речь идет об эксплуатации нескольких объектов [46, 54, 76].Второй вариант – оборудование скважины байпасными установками наподобии Y-tool, которые позволяют осуществлять замеры по стволу скважины свозможностью изменения режима её работы [76, 105, 113].Оба этих варианта в некоторых случаях могут достаточно неплохо проявитьсебя перед традиционными промыслово-геофизическими приборами, которые, какправило, состоят из одного регистрирующего датчика.

Но тем не менее, онисправляются не во всех условиях.Ранее уже было не один раз упомянуто о том, что термометрия, как метод,обладает наиболее устойчивостью к негативному влиянию осложняющихфакторов, таких как многофазный состав, структура потока и т.д., и за счет болеевысокой надежности и чувствительности он имеет явное преимущество переддругими классическими методами стандартного комплекса ПГИ в определенииколичественной оценки. Однако, термометрия не лишена своих недостатков, ичтобы их учесть и минимизировать, возникает идея использовать нестационарныетехнологии измерения, дабы полностью реализовать потенциал рассматриваемогометода. Основной принцип заключается в непрерывном наблюдении всей историиработы скважины, с возможностью улавливания переходных процессов, поскольку57их длительность зачастую в несколько раз меньше, чем время, необходимое длярегистрации профиля температуры по стволу. Как раз здесь весьма полезныминструментом для поставленной задачи могут послужить распределенные вдольствола скважины измерительные системы – либо это «косы термометров», которыеразмещены напротив продуктивного интервала (толща коллектора), либо уже ранееупомянутые распределенные по всей длине оптоволоконные датчики температуры.«Коса термометров» представляет собой несколько распределенных поглубине датчиков [94, 95, 96, 109].

Расстояние между ними достигает от десятковсантиметров до нескольких метров. Как правило, для мониторинга работы объектаразработки требуется около 100-200 датчиков. Для диагностики, где нужнадостаточно высокая разрешающая способность, подобная система контроляхорошо подходит, но следует учитывать тот факт, что калибровка каждогоотдельного датчика может стоять проблемой и эта особенность приводит кнежелаемой погрешности измерений. Именно поэтому технические решения по ихреализации пока не найдены, хоть и необходимость в таком инвентаре обсуждаетсядавно.Опыт использования ОВС не очень большой, особенно в отечественнойнефтегазовой сфере.

Но тем не менее, полученные даже в рамках опытнопромышленныхработрезультатыдоказываютвысокуюэффективностьиспользования оптоволоконных систем [91].Особый акцент хотелось бы сделать на то, что оптимальными объектами дляисследований с применением вышеупомянутых технологий являются, несомненно,скважинысосложнымзаканчиванием–горизонтальные,многоствольные, в том числе, так называемые fishbone.58сМГРП,2.6 Обзор известной практики применения ОВС(реализация технологии)В настоящее время в нефтегазовой отрасли используются волоконнооптические кабели с разными типами волокон, которые отличаются друг от другачетырьмя главными особенностями: составом стекловолокна, природой защитногопокрытия вокруг стекловолокна и температурным диапазоном, а такжеодномодовым и многомодовым режимом работы.Применение распределенных ОВС в скважинах потенциально должно статьальтернативнойстандартныминвентаремприпроведениипромыслово-геофизических исследований, т.к.

роль термометрии в комплексе ПГИ попрежнему является определяющей. Апробация подобного рода технологии былапроведена множеством не только зарубежных, но и российских компаний, в числекоторых фигурируют такие общеизвестные организаций как «Татнефть», «Лукойл»и «Газпром».Если говорить о механизированном фонде, то крепление оптоволоконногокабеля в ряде случаев можно проводить через включение в компоновку совместнос ЭЦН. Результаты долговременного мониторинга позволяют диагностироватьтемпературные эффекты, связанные с работой насоса, колебаниями динамическогоуровня при запуске, остановке и измерении депрессии на пласты, работойпродуктивных пластов.Характерные разновременные температурные кривые, зарегистрированные встволе, представлены на рис.

2.8592628oC2828oCoC2626100195050020002030-2035100020502072-20742079-2084Б1500А2048-20522061-20652112-2114Б2100А2124-21272131-2133-2138Б2000ЗапускЗапускОстановкаОстановка2150Рис.2.8 Мониторинг температурных аномалий в эксплуатационной скважинеФрагмент иллюстрации рис. 2.8 отображает постепенное увеличениетемпературы в стволе выше продуктивных пластов в процессе работы, а такжевосстановление первоначальной тепловой аномалии после его остановки.Включение и выключение насоса сопровождается колебаниями динамическогоуровня.Далеедлясравненияприводитьсяещеодинтипичныйпример,показывающий динамику работы скважины в процессе вызова притокакомпрессированием (рис.

2.9). В отличие от предыдущего случая данныйоптоволоконный кабель был размещен в бронированной оплетке (в качествецентральной измерительной жилы геофизического кабеля). Основная задача тутсостояла в том, чтобы понять, насколько новый метод исследований способенотразить процессы, связанные с нестационарной процедурой освоения пласта.Полученные профили демонстрируют характерное поведение термо-поля впроцессе освоения компрессором: типичное снижение температуры при запускекомпрессора, которое связано с созданием репрессии на пласт, возникновениенестабильного притока при срабатывании пусковой муфты и последующеестравливание газа из межтрубья.603214Рис.2.9 Диагностика по результатам ОВС при компрессировании.Помимо определения работающих и, соответственно, неработающийинтервалов, благодаря непрерывной записи, можно выявить любопытные события,которые были бы незаметны, если бы в данной ситуации применялсяобыкновенный прибор с точечным датчиком.

Речь идет об особенности динамикифронта температуры в кровле верхнего пласта, вызванного его работой: на первойстадии компрессирования, когда пласт временно поглощает, происходитхарактерное для слабого нисходящего движения флюида в стволе смещениетемпературного фронта вниз. В цикле притока наоборот – фронт смещается вверх.Изучая подобные процессы можно не только диагностировать направление, но иоценивать интенсивность, а значит и потенциально выходить на скорость движенияфлюида в стволе.