Особенности получения информации при освоении газовых и газоконденсатных месторождений горизонтальными скважинами
Объем информации получаемой при применении горизонтальных скважин тесно связан с числом, вскрываемых пропластков и наличием соответствующей техники и технологии исследования горизонтальных скважин. Ограниченный объем информации, получаемый при использовании горизонтальных скважин, имеет место практически при всех методах исследования. Необходимость получения информации о параметрах и ограниченные возможности горизонтальных скважин по их определению вынуждает:
- использовать в процессах поиска и разведки газовых месторождений, данные, полученные в вертикальных скважинах или пробурить вертикальные “фальш-стволы” при разбуривании залежи горизонтальными скважинами для детального 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 соответствующим глубинным измерительным комплексом для электромагнитной передачи информации о давлениях, температуре, скорости потока, плотности притекающей смеси и т.д. на различных его участках на постоянно действующей основе.
К перечню параметров пластов и горизонтальных скважин следует добавить и специальные исследования для определения: связи градиента давления с разрушением призабойной зоны и деформацией пласта; характера изменения гидравлического сопротивления труб по длине горизонтального ствола; выноса примесей с забоя и др.
В данной инструкции приведены разработанные к настоящему времени приближенные методы определения в горизонтальных скважин различных конструкций:
1. Пластового и забойного давлений в скважинах, отличающихся по величине радиуса кривизны, профилем горизонтального участка ствола и наличием фонтанных труб, и жидкости в потоке газа.
2. Производительности таких скважин при нелинейном законе фильтрации газа в однородных изотропных и анизотропных пластах при постоянном и переменном по длине горизонтального ствола забойном давлениях.
3. Производительности с учетом влияния асимметричности расположения горизонтального ствола по толщине, относительно контуров питания и при произвольном размещении ствола; полноты вскрытия вдоль или поперек удельной площади, дренируемой горизонтальной скважиной и асимметричности расположения горизонтального ствола при его длине меньшей, чем длина зоны дренирования.
4. Параметров пластов вскрытых горизонтальными скважинами путем их исследования на стационарных и нестационарных режимах фильтрации.
Все перечисленные выше методы проверены на пригодность для практических расчетов точным численным решением, путем создания геолого-математических моделей фрагментов однородных и неоднородных месторождений и проведения математических экспериментов с известными параметрами, использованными при создании модели.
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 в силу их конструктивных особенностей влияют:
- продолжительность стабилизации забойного давления и дебита на режимах, которая несопоставима с продолжительностью их стабилизации в вертикальных скважинах. Это связано с формой и размерами зоны дренирования горизонтальными скважинами, емкостными и фильтрационными свойствами вскрываемых пропластков, расположением и конструкцией горизонтального ствола. Значительные дебиты горизонтальных скважин в несколько раз превышающих производительность вертикальных и длительность процесса стабилизации давления и дебита на каждом режиме обуславливают необходимость использования других более приемлемых методов исследования таких скважин с целью сокращения продолжительности исследования; охраны окружающей среды и природных ресурсов углеводородов с учетом влияния:
- переменности 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.
- асимметричности расположения горизонтального ствола по толщине пласта и относительно контуров питания по геологическим и технологическим причинам.
- отсутствия в пределах зоны дренирования единого по величине расстояния до контура зоны дренирования Rк, что связано с формой этой зоны и полнотой вскрытия вдоль или поперек удельной площади, приходящейся на долю исследуемой скважины.
- степени участия в притоке газа к горизонтальному стволу отдельных пропластков с учетом их вскрытия и различие их емкостных и фильтрационных свойств, а также удельных запасов газа в них.
- возможным различием законов фильтрации по длине горизонтального ствола в зависимости от: формы зоны дренирования, потерь давления на горизонтальном участке скважины при наличии и отсутствии фонтанных труб на этом участке и конструкцией этих труб.
- величины пластового давления, используемые при обработке результатов исследования и зависящая от расположения и профиля горизонтального ствола по толщине, высоты этажа газоносности, фильтрационных свойств вскрываемого пласта (пропластков) и его наклона и параметра анизотропии;
- точности определения забойного давления с учетом амплитуды колебания по вертикали горизонтального ствола и профиля вскрытия пласта и ствола скважины.
Эти факторы должны быть учтены при планировании работ по исследованию на стационарных режимах фильтрации горизонтальных скважин и обработке полученных результатов.
При исследовании на нестационарных режимах фильтрации. На результаты исследования горизонтальных скважин на нестационарных режимах фильтрации из-за их конструктивных особенностей влияют:
- наличие низкопроницаемых и непроницаемых пропластков при вскрытии горизонтальным стволом только одного из пропластков и более существенное влияние параметра анизотропии на результаты исследования.
- близость непроницаемых границ, т.е. кровли и подошвы пласта или контакта газ-вода (газ-нефть) отражающихся на форме кривых восстановления давления, в особенности при асимметричном расположении ствола по толщине.
- изменчивость забойного давления вдоль горизонтального ствола, 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 остановке и пуске горизонтальных скважин.
Влияние этих факторов на результаты исследования горизонтальных скважин на нестационарных режимах фильтрации были изучены с использованием моделей фрагментов месторождений с различными фильтрационными свойствами и численного решения задач по определению параметров пласта по данным кривых восстановления давления и стабилизации забойного давления и дебита после пуска скважины. Получение новых сравнительно простых, но с достаточной степени точных методов для определения параметров пластов и горизонтальных скважин по результатам газогидродинамических методов сопряжено с большими математическими трудностями, что связано с формой зоны дренируемой горизонтальной скважиной, вскрытием пластов, анизотропией вскрываемых пропластков, изменчивостью забойного давления и дебита по длине ствола и т.д.