Розділ 1 Загальна характеристика методів дослідження свердловин і пластів

ДОСЛІДЖЕННЯ НАФТОВИХ

СВЕРДЛОВИН ТА ПЛАСТІВ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

для студентів напрямку підготовки 0903 „Гірництво”

спеціальності „Видобування нафти і газу”

Конспект лекцій вміщує загальні відомості про методи дослідження свердловин і пластів та розкриті в достатній мірі гідродинамічні методи дослідження свердловин на усталених режимах їх роботи та методики оброблення результатів дослідження. Приведені також особливості дослідження видобувних свердловин за способами їх експлуатації та нагнітальних свердловин. Коротко подано суть термометричних досліджень свердловин та характеру припливу і поглинання рідини по товщині продуктивного пласта.

Конспект лекцій виконаний на належному рівні згідно вимог та стандартів як щодо змісту, так і до оформлення з використанням нових технологічних рішень з дослідження свердловин та методик обробки результатів дослідження. Він послужить навчальним посібником для студентів спеціальності „Видобування нафти і газу” як при вивченні даного курсу, так і в їх подальшій практичній роботі.

Вступ

Сучасні прогресивні технології розробки нафтових і газових родовищ та експлуатації свердловин ґрунтуються на всесторонньому та якомога детальнішому вивченні фізико-хімічних властивостей продуктивних пластів, пластових флюїдів, встановленні оптимальних режимів роботи видобувних та нагнітальних свердловин.

Як відомо, основним документом, який регламентує всі процеси видобутку нафти на кожному конкретному нафтовому родовищі є проект розробки. Його якість, достовірність проектних рішень залежать, в першу чергу, від об'єму та якості інформації про геологічну будову родовища, фізико-хімічні властивості пластів-колекторів та пластових флюїдів, запаси нафти і газу та природної пластової енергії. Основним джерелом одержання такої є гідрогазодинамічні та термодинамічні методи дослідження свердловин та продуктивних пластів.

Такі дослідження починаються з моменту відкриття нового нафтового родовища і початку його пробно-промислової експлуатації та проводяться впродовж всього періоду розробки аж до моменту відбору всіх видобувних запасів.

Даний конспект лекцій охоплює всі основні аспекти проведення гідрогазодинамічних досліджень свердловин, обробки отриманих результатів, технології і техніки проведення таких досліджень при різних способах їх експлуатації.

Розділ 1 Загальна характеристика методів дослідження свердловин і пластів

Дослідження нафтових свердловин та продуктивних пластів включає великий і складний комплекс взаємозв’язаних і узгоджених методів, різних за теоретичною основою, технологічним та технічним виконанням.

Починається дослідження свердловин вже в процесі їх буріння. Вимір кута нахилу стовбура свердловини та його азимуту (інклінометрія), кавернометрія, відбір та аналіз бурового шламу дозволяють зробити певні висновки про стан свердловини та стратиграфічний розріз розбурюваної площі. Особливу цінність приносить відбір та аналіз кернів, відібраних із нафтонасичених горизонтів.

Не менш важливими є і геофізичні методи дослідження свердловин – електрометричні, радіоактивні, акустичні та інші спеціальні методи. Електричні методи проводяться в необсаджених металевою колоною свердловинах і дозволяють виділити в розрізі нафто-, газо- та водонасичені горизонти, визначити їх товщину та фізико-хімічні властивості (пористість, проникність). Певним недоліком таких методів є те, що вони характеризують тільки відносно вузьку привибійну зону пласта.

Радіоактивні методи проводяться як в процесі буріння свердловин, так і у свердловинах, обсаджених експлуатаційною колоною, тобто при їх експлуатації. Ці методи, доповнюючи електричні, дозволяють вивчити літологію порід, товщину нафтогазонасичених пропластків та їх характеристику (пористість, проникність, нафтогазонасиченність), розміщення водонафтогазових контактів, наявність заколонних перетоків рідини та газу.

Основними методами дослідження свердловин у процесі їх експлуатації є гідрогазодинамічні методи, теоретично достатньо повно обґрунтовані в так званих обернених задачах підземної гідрогазомеханіки. Фактично ці методи вивчають характер припливу рідини та газу до свердловин і ґрунтуються на

вимірюванні їх дебітів, вибійних тисків, термодинамічних умов фільтраці свердловинної продукції в привибійній зоні та при підйомі на поверхню.

Особливістю гідрогазодинамічних методів дослідження є можливість отримання більш достовірної інформації про геологічну будову нафтових родовищ у цілому та запобігти значних помилок, які можуть мати місце при використанні прямих методів дослідження, наприклад, при визначенні фізичних параметрів продуктивних пластів по керновому матеріалу.

Гідрогазодинамічні методи дозволяють отримати осереднену (інтегральну) характеристику промислових колекторів. Практично це єдині можливі в даний час методи, які дозволяють вивчати віддалені від свердловин зони пласта. Основними гідрогазодинамічними методами дослідження свердловин являються:

1. Дослідження свердловин при усталених режимах фільтрації (побудова індикаторних ліній припливу рідини до свердловин).

2. Дослідження свердловин при неусталених режимах фільтрації (запис кривої відновлення тиску на вибої свердловин після зміни режиму її роботи).

3. Гідропрослуховування пластів на основі вивчення взаємодії багатьох свердловин.

Обробка результатів таких досліджень дозволяє встановити наступні властивості та параметри нафтового родовища:

- геометричну характеристику покладу, його загальні розміри, характер зміни товщини промислового колектора та його окремих горизонтів, уточнити їх загальні межі, виявити наявність тектонічних та літологічних екранів, розміщення водонафтогазових контактів;

- основні колекторські та газогідродинамічні властивості продуктивних пластів: проникність, гідро- та п’єзопровідність, газонафтонасиченість;

- режим розробки покладу, запаси природньої пластової енергії, в
тому числі і в законтурній області пласта, видобувні запаси нафти й газу;

- максимально допустимий або можливий дебіт свердловин,
який не викликає геолого-технічних ускладнень при їх експлуатації.

Такими основними ускладненнями можуть бути:

- руйнування привибійної зони пласта та винесення значної кількості піску на вибої свердловин, передчасні прориви до вибою води чи газу, значне та несподівано інтенсивне збільшення відкладень асфальто-смолистих та парафінових з¢ єднань;

- гідродинамічні та термодинамічні умови підйому свердловинної продукції на поверхню, зміни тиску та фізико-хімічних властивостей рідин та газу по стовбуру свердловини.

Гідрогазодинамічні методи доповнюють термодинамічні методи дослідження свердловин. Такі методи теж уточнюють геологічну будову промислових колекторів і необхідні для якісної обробки результатів гідродинамічних методів дослідження. З цією метою проводяться також промислові і лабораторні дослідження фізико-хімічних властивостей нафти, газу і води. Шляхом відбору та лабораторного аналізу проб пластової нафти визначаються такі параметри, як газовміст, тиск насичення, об’ємний коефіцієнт нафти, її пружність та інші, які теж потрібні для обробки результатів гідродинамічних досліджень.

Весь комплекс різних методів дослідження свердловин поділяють на первинні та поточні.

Первинні дослідження проводяться в період розвідки та промислово-дослідної розробки нафтового родовища. Головним завданням їх є якомога детальніше вивчення геологічної будови родовища й підготовка вихідних даних для складання проекту його розробки. Одночасно ці дослідження дають можливість визначити видобувні можливості свердловин, ускладнення в їх роботі та запроектувати найбільш раціональний спосіб їх експлуатації. Первинні дослідження повинні включати в себе весь їх комплекс – електричні, геофізичні, гідрогазодинамічні та інші спеціальні методи.

Поточні дослідження виконуються в експлуатаційних видобувних та нагнітальних свердловинах у період їх експлуатації та в процесі розробки родовища. Їхньою задачею є отримання таких даних, які необхідні для аналізу стану розробки родовища, а також для підтримання чи зміни технологічного режиму роботи свердловин, визначення стану їх привибійної зони, ефективності проведення геолого-промислових заходів по дії на привибійну зону і т. д. Здебільшого, при поточних дослідженнях застосовуються тільки гідрогазодинамічні та термодинамічні методи.

Для проведення досліджень на кожному нафтовому промислі технічні та геологічні відділи складають план-графік, який визначає перелік обов¢ язкових видів дослідження всіх свердловин та їх періодичність. Так, наприклад, гідродинамічні дослідження при усталених і неусталених режимах фільтрації потрібно проводити не менше одного разу у два роки; знімання профілю припливу, інтервалу обводнення, профілю приймальності нагнітальних свердловин кожного року, а вимірювання пластового та вибійних тисків значно частіше.

Результати всіх видів дослідження свердловин заносяться в паспорт свердловин і вони повинні використовуватись для аналізу й встановлення оптимальних умов розробки нафтових родовищ та експлуатації свердловин.