Исследование горизонтальных скважин

     ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

     ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

     ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 

     Кафедра геофизических 

     методов исследования скважин 
 

     Курсовая  работа

     по  Горизонтальным скважинам 
 

     Исследование  горизонтальных скважин 
 

     Выполнила: 

     Студентка группы ГИСзс-04

     Сахарова  Ирина Николаевна

     «______» ____________2007г. 
 

     Руководитель: 

     Касимов Малик Мансурович

     «______»____________2007г.

     Оценка_____________________

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение

      Получение информации о параметрах пористой среды  и вскрывающих ее скважин газогидродинамическими методами исследования является одной  из основных задач при поиске, разведке и разработке газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. Информацию о параметрах пласта и скважин можно получить практически при любом состоянии скважин.

      За  последние 20 лет значительное число месторождений осваивается с использованием горизонтальных скважин. Для таких скважин не разработаны общепринятые, или хотя бы временные, методические руководства (инструкции), пригодные для определения с приемлемой точностью таких параметров как: пластовое и забойное давление, распределение температуры в пласте и по стволу скважины при наличии и отсутствии в разрезе зоны многолетней мерзлоты, распределение дебита в интервале вскрытия пласта, проницаемости, проводимости, пъезопроводности, коэффициентов гидравлических и фильтрационного сопротивлений.

      Перечисленные параметры определяются методами исследования скважин на стационарных и нестационарных режимах фильтрации, а также по данным их эксплуатации.

      В данной работе раскрыты такие вопросы  как: методы получения исходных данных при разработке месторождений горизонтальными скважинами и особенности горизонтальных скважин. Также приведен пример технологии исследования горизонтальных скважин на практике в ОАО «Нижневартовскнефтегеофизике».

Глава 1. Исследование горизонтальных скважин

1.1 Методы получения исходных данных при разработке месторождений горизонтальными скважинами

      Исходные  данные, необходимые для подсчета запасов газа, нефти и конденсата, проектирования разработки месторождений и анализа результатов разработки месторождения, получают путем:

• геофизического, гидрогеологического, газоконденсатного и газогидродинамического исследования скважин;
• лабораторного изучения образцов пористой среды, насыщающих 
  ее флюидов, бурового шлама и т.д.;
• использования данных, полученных в процессе разработки эксплуатационных, нагнетательных, наблюдательных и пьезометрических скважин.

      Объем информации, получаемой при применении горизонтальных скважин, тесно связан с числом, вскрываемых пропластков, наличием соответствующей техники и технологии исследования горизонтальных скважин. Ограниченный объем информации, получаемый при использовании горизонтальных скважин, имеет место практически при всех методах исследования. Противоречие между необходимостью получения информации о большем числе параметров, используемых при создании геолого-математических моделей месторождений и их фрагментов, и возможностью горизонтальных скважин требует:

• в процессах поиска и разведки месторождений нефти и газа 
  использовать данные, полученные в вертикальных скважинах, или пробурить вертикальные «фальш-стволы» при разбуривании залежи горизонтальными скважинами для изучения продуктивного разреза;
• выбрать при вскрытии неоднородных пластов (пласты, как правило, неоднородные) соответствующий наклон, позволяющий вскрыть все пропластки и получить по ним необходимую информацию;
• оборудовать горизонтальный ствол соответствующей глубинной 
  техникой для электромагнитной передачи информации о давлениях, 
  температуре, скорости потока, плотности притекающей смеси и т.д. на различных его участках на постоянно-действующей основе.

      Перечисленные выше пути получения информации при  геофизических, газогидродинамических, газоконденсатных и гидрогеологических исследованиях горизонтальных скважин, требуют создания соответствующих теоретических основ, техники и технологии этих исследований, позволяющих получить достоверную информацию о параметрах пласта и о самих скважинах. К этому перечню следует добавить и специальные исследования, проводимые в процессе эксплуатации скважин для определения связи градиента давления с разрушением призабойной зоны и деформацией пласта, характера изменения гидравлического сопротивления труб по длине горизонтально- го ствола, выноса примесей с забоя, подъема газоводяного (газонефтяного) контакта и т.д. К настоящему времени практически все перечисленные проблемы исследования горизонтальных газовых скважин не решены или же частично решены весьма приближенно.

      В работе по исследованию приведены и  рекомендованы для использования имеющиеся приближенные методы газогидродинамических и газоконденсатных исследований горизонтальных скважин, позволяющие получить приемлемые по точности величины искомых параметров. К ним относятся методы определения:

1. забойных давлений горизонтальных газовых и газоконденсатных скважин различных конструкций по величине радиуса кривизны, наличия в горизонтальной части ствола фонтанных труб, а также наличия в потоке газа жидкости при движении газа по горизонтальной части ствола;
2. производительности горизонтальных газовых скважин при не линейном законе фильтрации газа в однородных изотропных и анизотропных пластах при постоянном по длине горизонтального ствола забойном давлении;
3. производительности горизонтальных газовых скважин при нелинейном законе фильтрации газа в пористой среде и переменном по длине ствола забойном давлении;
4. влияния асимметричности расположения горизонтального ствола по толщине залежи, относительно контуров питания и при произвольном размещении на производительность горизонтальных скважин;
5. влияние полноты вскрытия вдоль или поперек удельной площади дренируемой горизонтальной скважиной и асимметричности расположения горизонтального ствола при его длине меньшей, чем длина зоны дренирования;
6. параметров пластов, вскрытых горизонтальными скважинами по кривым восстановления забойного давления и по кривым стабилизации забойного давления и дебита после пуска скважины в работу на одном из режимов.

      Все перечисленные выше методы проверены  сравнением с точным численным решением, полученным путем создания геолого-математических моделей фрагментов однородных и неоднородных месторождений и проведения математических экспериментов с известными параметрами, использованными при создании модели. Из этого следует, что погрешности предложенных простых аналитических методов определения параметров пласта и горизонтальных скважин допустимые, и могут быть использованы при практических расчетах.

1.1.1 Технология газогидродинамических исследований горизонтальных газовых скважин

      Как и в вертикальных скважинах в  горизонтальных газовых и газоконденсатных скважинах газогидродинамические исследования проводятся двумя методами, отличающимися режимом фильтрации, а именно: на стационарных и нестационарных режимах фильтрации. Технология проведения этих исследований в горизонтальных скважинах аналогична технологиям используемым при исследовании вертикальных скважин. Теоретические основы этих методов не идентичны с теорией исследования и обработки полученных результатов в вертикальных скважинах.

      Ниже  приведены основные отличительные  признаки исследования горизонтальных газовых скважин на стационарных и нестационарных режимах фильтрации.

      При исследовании на стационарных режимах фильтрации

      На  результаты исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах фильтрации влияют следующие факторы, присущие конструктивным особенностям таких скважин:

• длительность стабилизации забойного давления и дебита на режимах, несопоставимая с продолжительностью их стабилизации в вертикальных скважинах и связанная с формой зоны дренирования, емкостными и фильтрационными свойствами вскрываемых пропластков, расположением и конструкцией горизонтального ствола. Значительные дебиты горизонтальных скважин, в несколько раз превышающие производительность вертикальных, и длительность процесса стабилизации давления и дебита на каждом режиме создают необходимость разработки новых методов исследования таких скважин на стационарных режимах с целью сокращения продолжительности исследования, охраны окружающей среды и природных ресурсов углеводородов;
• переменность забойного давления по длине горизонтального 
  ствола при сравнительно больших дебитах скважин и длинах горизонтального ствола, что затрудняет точность определения производительности таких скважин и параметров пласта по результатам их исследования;
• асимметричность расположения горизонтального ствола по толщине пласта и относительно контуров питания по геологическим и технологическим причинам;
• отсутствие математически доказанного радиуса контура питания R_к, связанного с формой зоны дренирования и полнотой вскрытия вдоль или поперек удельной площади, приходящейся на долю исследуемой скважины;
• степень участия в притоке газа к горизонтальному стволу, связанный с вскрытием каждого пропластка и их емкостными и фильтрационными свойствами, а также удельными запасами газа в них;
• различие законов фильтрации по длине горизонтального ствола в зависимости от потерь давления на горизонтальном участке скважины при наличии и отсутствии фонтанных труб на этом участке и конструкции этих труб;
• величина пластового давления, используемая при обработке результатов исследования и зависящая от расположения горизонтального ствола по толщине, высоты этажа газоносности, фильтрационных свойств вскрываемого пласта (пропластков) и параметра анизотропии;
• точность определения забойного давления с учетом амплитуды колебания по вертикали горизонтального ствола и профиля вскрытия скважиной пласта при имеющейся последовательности залегания пропластков с различными фильтрационными свойствами.

      Перечисленные выше факторы должны быть учтены при  планировании работ по исследованию горизонтальных скважин и обработке результатов, полученных методом установившихся отборов. С влиянием этих и многих других факторов связаны погрешности определяемых параметров скважин и пластов при использовании данных исследования на стационарных режимах.

      При исследовании на нестационарных режимах фильтрации

      На  результаты исследования горизонтальных скважин на нестационарных режимах фильтрации влияют следующие факторы, связанные с конструктивными особенностями таких скважин:

• наличие низкопроницаемых и непроницаемых пропластков при вскрытии горизонтальным стволом одного из пропластков и значительность параметра анизотропии;
• близость непроницаемых границ, т.е. кровли и подошвы, или контакта газ-вода (газ-нефть при вскрытии газонефтяных пластов), отражающихся на форме кривых восстановления давления, в особенности при асимметричном расположении ствола по толщине;
• изменчивость забойного давления вдоль горизонтального ствола, а следовательно, и интенсивность восстановления давления на различных участках ствола;
• значительность длины вскрытия пропластков с различными емкостными и фильтрационными свойствами, влияющей на интенсивности восстановления и стабилизации забойного давления при останове и пуске горизонтальных скважин.

      Влияние перечисленных выше факторов на результаты исследования горизонтальных скважин на нестационарных режимах фильтрации были изучены с использованием моделей фрагментов и численного решения задач по определению параметров пласта по данным кривых восстановления и стабилизации забойного давления и дебита после пуска скважины. Теоретические основы методов определения параметров горизонтальной скважины и пласта по данным их исследования на стационарных и нестационарных режимах фильтрации изложены в соответствующих разделах данного пособия. Поэтому в данном разделе излагаются основополагающие принципы замеров различных параметров для использования их при обработке результатов исследования горизонтальных скважин. Кроме того, в данном разделе проанализированы факторы, искажающие достоверность определяемых параметров. Из представленного материала следует, что в настоящее время в недостаточной степени изучены методы определения параметров пластов и горизонтальных скважин, и поэтому предлагаемое учебное пособие должно носить временный характер. При этом следует подчеркнуть, что получение новых сравнительно простых, но с достаточной степени точных формул для определения параметров пластов и горизонтальных скважин по результатам газогидродинамических методов сопряжено с большими математическими трудностями в силу сложности формы зоны, дренируемой горизонтальной скважиной, вскрытием пластов, анизотропией залежи, потерями давления подлине ствола, т.е. изменчивостью забойного давления по длине ствола и т.д.