Организация мониторинга разработки нефтяных месторождений геофизическими и гидродинамическими методами является важным направлением при создании современных проектов извлечения нефти. Информация, попадающая в базы добывающих предприятий, имеет низкое качество по причине нестабильных и нерегулярных исследований по существующим методикам, которые в свою очередь дают приближённые данные и формируют сущность решений, принимаемых в процессе разработки месторождений.
Развитие нефтяной промышленности, связанное с эксплуатацией скважин при помощи погружных электроцентробежных насосов, влечет за собой развитие технологий для контроля за разработкой месторождений механизированного фонда.
Для исследований скважин, оборудованных электроцентробежными насосами (ЭЦН), применяются блоки погружной телеметрии, измеряющие давление и температуру в месте расположения насоса
Существует несколько способов исследования скважин, в том числе оборудованных ЭЦН, в рабочем режиме:
1. Перевод скважин в фонтанный режим и спуск приборов через НКТ;
2. Возбуждение скважины компрессором (эрлифт);
3. Спуск приборов малого диаметра до насоса, выход через специальное клапанное устройство в зазор между ЭЦН и колонной и спуск по этому зазору под насос;
4. Предварительный спуск комплексного прибора на кабеле ниже интервала установки ЭЦН.
С 1979 года ОАО «Пермнефтегеофизика» развивало 4-й способ исследования скважин, который имеет некоторые преимущества перед остальными. При использовании этой технологии получают достоверную промыслово-геофизическую информацию в реальном времени непосредственно в процессе работы скважины с ЭЦН.
Прибор свободно перемещается от приема насоса до забоя. Отсутствуют ограничения на габариты комплексного скважинного прибора, что позволяет использовать аппаратуру с наилучшими метрологическими характеристиками. В колоннах с диаметром 146 мм (внутренний диаметр 130 мм), которыми обсажено основное количество скважин, достаточно зазора между колонной и ЭЦН (диаметр насоса 103 мм) для беспрепятственного прохождения геофизического кабеля, при помощи защитных устройств-децентраторов (рис. 1). Они просты в изготовлении, обеспечивают сохранность и свободу движения геофизического кабеля. Работа установки ЭЦН полностью не зависит от системы защитных устройств и движения геофизического кабеля с прибором.
|
Рисунок 1. Схема децентратора: |
|
В 1979 году были впервые разработаны и опробованы методика и защитные устройства для совместного спуска ЭЦН и геофизического прибора на кабеле.
Основной недостаток 4-го способа – это невозможность извлечения геофизического прибора на кабеле без подъема установки ЭЦН, но при получении высококачественной комплексной информации этот недостаток компенсируется. Кроме того, нет необходимости поднимать оборудование из скважины, прибор на кабеле остается в интервале перфорации до следующего текущего ремонта скважины или замены насоса. В межремонтный период геофизическая партия в любое время может прибыть на скважину для периодических исследований без привлечения бригады КРС, что компенсирует задалживание кабеля.
|
Рисунок 2. Схема исследования скважин по технологии
|
|
• спуск прибора и запись фоновых параметров;
• сборка и опрессовка электродвигателя ПЭД;
• установка децентратора на корпус ЭЦН;
• спуск установки ЭЦН на НКТ с креплением защитных децентраторов;
• монтаж планшайбы с двумя сальниковыми вводами;
• непосредственно исследования в зависимости от решаемой задачи.
Опыт показывает, что необходимо оборудовать некоторую сеть скважин геофизическими приборами, местоположение которых можно менять, что помимо оптимизации режимов эксплуатации отдельных скважин, позволит создавать постоянно обновляющуюся базу данных для выполнения эффективного контроля и регулирования процессов разработки месторождения. Среди решаемых задач особое внимание уделяется контролю энергетического состояния залежи и, в частности, получению реальных значений забойных давлений, что является важным фактором для планирования обоснованных геолого-технических мероприятий в скважинах и количественной оценки их эффективности.
Отметим, что в скважинах механизированного фонда основным источником информации для вычисления Pзаб. являются результаты измерений динамических уровней при помощи эхолотов. На результаты вычисления глубины нахождения уровня жидкости в межтрубном пространстве, определяемой по замерам эхометрирования и значений плотности жидкости в интервале от отметки газожидкостного раздела (ГЖР) до точки определения забойного давления, оказывает влияние значительное число факторов. Определение плотности является наиболее трудной задачей и требует учета условий выноса жидкости из-под глубинного насоса и характера замещения её на попутно добываемую воду, относительных скоростей всплытия газа и падения воды, изменений плотности смеси и скорости восходящего потока в результате выделения свободного газа и др.
В опорной сети механизированных скважин, оборудованных геофизическими приборами, предоставляется возможность изучения распределения плотностей флюида в межтрубном пространстве и под насосом в работающих и остановленных скважинах. В результате можно получить достоверные эмпирические зависимости для вычисления точных значений забойных и пластовых давлений.
Кроме опорной сети скважин, оборудованных геофизическими приборами, необходимо использовать программно-управляемую аппаратуру для постоянного измерения параметров работы скважины, при этом регистрация выполняется непрерывно в автоматическом режиме. С этой целью была разработана технология геофизического информационного обеспечения, которая позволяет выполнять автономные измерения параметров пласта и технологических параметров работы оборудования в течение всего межремонтного периода скважин.
Реализовано два способа программного управления работой системы – управление глубинным прибором при помощи наземного блока управления, питания и индикации. Регистрация информации производится в автоматическом режиме. Участие оператора, во-первых, предполагается только для считывания данных из памяти приборов, а во-вторых, предусматривается передача результатов измерений и по каналам связи. Работа аппаратуры, имеющей также автономное питание, возможна в нескольких режимах, выбор которых, в зависимости от категорий скважин и решаемых задач, осуществляется автоматически или под управлением с поверхности.
Опытные работы, выполненные при помощи программно-управляемой аппаратуры, показали наличие значительных расхождений измеренных и расчетных значений давлений. В основу методики исследований были положены многократные, согласованные во времени, прямые измерения забойных давлений глубинным прибором и времени прохождения звуковой волны (эхометрирование). Для исключения ошибок в определении скорости звука в затрубном пространстве с измерением времени прохождения звуковой волны до отметки ГЖР определялась и глубина его нахождения геофизическими методами.
В итоге, оснащение геофизическими приборами опорной сети скважин месторождений предоставляет принципиально новые возможности информационного обеспечения разработки, т. к. позволяет организовать площадную систему прямых измерений параметров работы продуктивных пластов в действующих скважинах и, помимо оптимизации режимов эксплуатации отдельных скважин, появляется возможность создания постоянно обновляющихся баз данных для выполнения мониторинга разработки месторождений.