Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время на отечественных нефтяных промыслах наблюдается неуклонный рост количества исследований пластов испытателями пластов на трубах (ИПТ). Обусловлено это тем, что метод гидродинамических исследований скважин (ГДИС) пластоиспытателями позволяет решать целый комплекс вопросов, связанных с успешным проведением геологоразведочных работ, более точной оценкой геологических запасов углеводородов и отвечает современным тенденциям рациональной разработки нефтяных и газовых залежей.
На практике исследования пластов испытателями в процессах бурения проводятся преимущественно в вертикальных стволах скважины. С совершенствованием испытательного оборудования стали внедряться новые методы и технологии для решения задач в сложных геологических условиях. Одной из таких задач является испытание наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
В середине 90-х годов прошлого века некоторыми организациями (ОАО НПФ «Геофизика», НТУ ОАО «Татнефтегеофизика») были разработаны и успешно протестированы на различных месторождениях комплексы испытательного оборудования, предназначенные для исследования скважин подобного типа. Однако большинство теоретических методов интерпретации кривых притока и восстановления давления, созданных отечественными и зарубежными авторами, не учитывают технологических и геологических особенностей исследования наклонных и горизонтальных скважин пластоиспытателями. Применение классических способов расчета параметров пласта для анализа результатов испытания скважин подобного типа выдает искаженный результат. Обусловлено это тем, что геометрия фильтрационного потока в пласте в случае исследования наклонно-направленных и горизонтальных скважин имеет иной вид, чем для вертикальных, что в значительной мере оказывает влияние на процесс перераспределения давления в скважине и достоверность расчета гидродинамических параметров пласта.
В связи с этим разработка методики определения гидродинамических параметров пластов по результатам исследования наклонно-направленных и горизонтальных скважин является актуальной задачей нефтепромысловой геофизики.
Цель диссертационной работы
Разработка методики определения гидродинамических параметров пласта по данным испытателей пластов на трубах в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах и создание программного продукта для расчетов.
Объект исследования
Горизонтальные и наклонно-направленные скважины, бурящиеся с целью поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений и исследуемые испытателями пластов на трубах.
Предмет исследования
Гидродинамические параметры пласта: проницаемость, гидропроводность, пластовое давление.
Основные задачи исследования
-
Проанализировать особенности исследования открытых и обсаженных стволов наклонных и горизонтальных скважин испытателями пластов на трубах. Определить направление исследований по разработке научно-обоснованной методики определения гидродинамических параметров пласта.
-
Разработать и исследовать математическую модель движения жидкости в процессе исследования скважин сложной геометрической конфигурации.
-
На основании математической модели разработать и обосновать алгоритм решения задачи по интерпретации результатов исследования наклонных и горизонтальных скважин.
-
Выполнить обработку результатов исследования наклонных и горизонтальных скважин комплексами испытательного оборудования с использованием предложенной методики.
-
Разработать программный продукт, отвечающий современным требованиям гидродинамических исследований скважин и имеющий возможность внедрения новых математических методов обработки данных.
Методы исследования
Поставленные задачи решались с использованием основных положений теории неустановившейся фильтрации упругой пластовой жидкости, методов математического моделирования кривых изменения давления и компьютерной техники при обработке данных испытателей пластов на трубах.
Научная новизна
-
Впервые теоретически и экспериментально установлено, что все гидравлические потери в испытателе пластов сводятся к гидравлическому сопротивлению в гипотетическом штуцере.
-
Разработана математическая модель изменения забойного давления, учитывающая одновременно линейный и плоскорадиальный характер притока жидкости из пласта при неустановившемся режиме ее течения.
-
Предложена методика определения гидродинамических параметров пласта с использованием принципа итерации, заключающегося в построении теоретических кривых изменения давления и сравнении их с фактическими данными испытания наклонно-направленных и горизонтальных скважин (программный продукт «GeoTask», свид. 2010614555 РФ).
Защищаемые научные положения
-
Математическая модель расчета кривых притока и восстановления давления, полученных по данным исследования наклонно-направленных и горизонтальных скважин испытателями пластов на трубах.
-
Методика определения гидродинамических параметров пласта в скважинах сложной конфигурации.
-
Программный продукт «GeoTask», используемый для интерпретации данных гидродинамических исследований скважин.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
Достоверность результатов диссертационного исследования обеспечивается высокой степенью сходимости смоделированных кривых давления и фактических данных испытания скважин, а также сравнительным анализом результатов обработки модельных кривых с помощью программных продуктов (сторонних зарубежных разработчиков), используемых для обработки данных гидродинамических исследований в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. Результаты обработки испытаний отдельных горизонтальных скважин подтверждаются результатами интерпретации (методом Хорнера) кривых восстановления давления, полученных при гидродинамических исследованиях соседних вертикальных скважин, пробуренных на тот же пласт.
Практическая значимость и реализация результатов работы
1. Автором разработан программный продукт «GeoTask» для интерпретации кривых притока и восстановления давления, полученных в результате исследования наклонно-направленных и горизонтальных скважин испытателями пластов на трубах. Программный продукт позволяет:
повысить оперативность решения геолого-технических задач строительства скважин подобного типа;
учитывать опыт интерпретаторов, а также совершенствовать его за счет внедрения новых математических методов обработки данных;
получить достоверные гидродинамические параметры пласта по данным испытания как в открытом, так и в обсаженном стволе скважин вертикального, наклонно-направленного и горизонтального типов.
2. В течение 2008-2010 г.г. программный продукт GeoTask передан по договорам геофизическим компаниям РФ (ОАО «Азимут», г.Уфа, ООО ПФ «Аленд», г.Ухта, ООО «Уренгойгазпром», г.Уренгой и др.) и предприятиям стран ближнего и дальнего зарубежья (ГК «Туркменгаз», Республика Туркменистан, нефтяная компания «SOCAR», Республика Азербайджан, «Casco Petroleum Overseas», Судан и др.).
3. Для решения различных геолого-технических задач, связанных с гидродинамическим исследованием скважин и интерпретацией диаграмм давления, программный продукт поставляется с комплексами испытательного оборудования, что повышает наукоемкость продукции поставщика.
Личный вклад автора
В работе соискателю принадлежат постановка задачи, разработка математической модели изменения давления, методики определения гидродинамических параметров пласта и программная реализация алгоритмов обработки данных исследования скважин испытателями пластов на трубах.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» (г.Уфа, май 2008 г.), «Новые достижения в технике и технологии геофизических исследований» (г.Уфа, май 2009г.), молодежной научно-практической конференции «Промысловая геофизика в XXI веке» (г.Уфа, октябрь 2009г.), научно-практической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» (г. Уфа, май 2010г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 работы – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, двух приложений. Текст изложен на 150 стр., включая 47 рисунков, 20 таблиц, список использованных источников из 148 наименований.
Автор считает своим долгом выразить благодарность научному руководителю Хакимову В.С. за содействие и постоянное внимание к работе на всех этапах подготовки диссертации. В своей работе автор опирался на результаты исследований Колокольцева В.А., Латыпова Р.С., Ахтямова Р.А. Также автор благодарит сотрудников БашГУ за ценные советы в области гидродинамических исследований скважин и за оказанную помощь при математическом моделировании фильтрационных процессов. Кроме того, автор выражает благодарность Камалову Ф.Х., Шакирову И.И., Зарипову Р.Р., Хакимову Р.В. в содействии решения практических задач по оценке результатов исследования пластов трубными испытателями, коллективу ООО ПФ «Аленд» и лично Ирбахтину А.Н. за внедрение разработанных методик. Автор признателен Дворкину В.И., Морозовой Е.А. за консультации и помощь при работе над диссертацией.
