Способ определения оптимальной депрессии на пласт


 


Владельцы патента RU 2538563:

Косолапов Анатолий Фёдорович (RU)
Пустовит Василий Никифорович (RU)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для определения оптимальной депрессии на нефтяной пласт. Техническим результатом является повышение точности определения оптимальной депрессии на пласт. Способ включает снятие индикаторной диаграммы зависимости дебита скважины от депрессии на пласт и определение максимума зависимости, соответствующего оптимальной депрессии. Снимают зависимость упруго-деформационной характеристики, например скорости распространения упругой волны от перового давления в образце керна, отобранном из пласта и помещенном в гидрокамеру со всесторонним давлением, соответствующим условиям естественного залегания, затем плавно снижают поровое давление до пластового давления со скоростью, не превышающей скорость релаксации предельных напряжений в керне, о которой судят по отсутствию акустической эмиссии, и далее продолжают снижать поровое давление уже в качестве депрессии на керн, и по началу резкого уменьшения градиента изменения этой зависимости при достижении предела пластичности и возникновения акустической эмиссии судят о предельной величине оптимальной депрессии. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для определения оптимальной депрессии на нефтяной пласт.

Известен способ определения оптимальной депрессии на нефтегазовый пласт [Патент №2283425. МПК Е21B 3/12. «Способ вывода на эффективный режим работы системы пласт-скважина-насос с помощью индикаторной диаграммы»]. Способ предусматривает ступенчатое повышение депрессии на пласт при одновременном измерении дебита скважины. При этом значение оптимальной депрессии определяют по максимуму измеряемого дебита. Однако, перейдя запредельное значение депрессии, как того требует способ, возврат к максимуму уже невозможен из-за гистерезиса, обусловленного пластическими свойствами горных пород пласта. При запредельной депрессии поровое пространство пласта из-за переупаковки зерен породы необратимо уплотняется, обусловливая возникновение скин-фактора, при котором проницаемость пласта в прискважинной зоне падает в среднем в 2-3 раза.

Другой способ определения оптимальной депрессии изложен в статье [Боганика В.Н., Медведева А.И., Чикишева А.Ю. «Определение оптимальной депрессии при эксплуатации скважин», НТЖ «Технология ТЭК», №3, 2004, с.4-8]. В статье оптимальная депрессия на пласт также определяется по максимуму индикаторной диаграммы зависимости дебита от депрессии. Приводится зависимость скин-фактора от депрессии, но не упоминается о необратимости прежней проницаемости при переходе от запредельной депрессии. Таким образом, определение максимума индикаторной кривой в промысловых условиях всегда обусловливает переход пласта в запредельное состояние, т.е. в необратимое состояние пониженной проницаемости, а следовательно, оба способа имеют общий существенный недостаток - заведомое необратимое уменьшение проницаемости пласта и снижение дебита при эксплуатации скважины.

Наиболее близким прототипом является статья [Жукова B.C. «Лабораторное моделирование снижения пластового давления при разработке месторождений нефти и газа», в ж-ле «Бурение и нефть», №01, 2006], в которой приводится факт, «что при последовательном снижении порового давления происходит ужесточение образца и, достигнув определенного уровня деформации, он в дальнейшем не деформируется.… В случае подтверждения этой зависимости ее можно применить для оценки возможных просадок кровли пласта коллекторов при снижении пластового давления в процессе эксплуатации месторождений». Автор, безусловно, имел в виду запредельное пластическое деформирование («просадку») образца при снижении порового давления, при котором достигается максимальное необратимое сжатие порового пространства, а следовательно, и его необратимая сниженная проницаемость. Однако в статье не упоминается применение этой зависимости для определения оптимальной депрессии на пласт. Далее автор отмечает, что «…приостановка процесса деформирования образца при снижении порового давления может служить признаком ужесточения образца и возможности перехода в дальнейшем к активизации сейсмоакустической эмиссии».

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка. Поставленная цель достигается тем, что снимают зависимость упруго-деформационной характеристики, например, скорости распространения упругой волны от порового давления в образце керна, отобранного из пласта и помещенного в гидрокамеру со всесторонним давлением, соответствующим условиям естественного залегания, затем плавно снижают поровое давление до пластового давления со скоростью, не превышающей скорости релаксации предельных напряжений в керне, о которой судят по отсутствию акустической эмиссии, и далее продолжают снижать поровое давление уже в качестве депрессии на керн, и по началу резкого уменьшения градиента изменения этой зависимости при достижении предела пластичности и возникновения акустической эмиссии судят о предельной величине оптимальной депрессии.

На фиг. показан график зависимости упруго-деформационной характеристики - интервального времени распространения упругой волны t от порового давления Рпор при постоянном всестороннем давлении в гидрокамере Ргор: ось абсцисс - поровое давление в МПа; ось ординат - интервальное время распространения упругой волны в микросекундах (мкс); выноска РГРП=27,7 МПа; выноска Рпл=19 МПа; выноска Рп.д=9 МПа; выноска Ропт=9 МПа.

Характеристика интервального времени - обратная величина скорости распространения продольной волны. Начальному значению t=312 мкс/м соответствует скорость упругой волны 3205 м/с. Конечному значению t=267,5 мкс соответствует скорость упругой волны 3738 м/с. Начальное поровое давление Рпор=34 МПа равно всестороннему давлению в гидрокамере - имитации горного давления Ргор=34 МПа. Эффективное (дифференциальное) давление в этом случае Рэффгорпор=0. Диапазон депрессии на керн начинается с пластового давления Рпл и заканчивается давлением предела пластической деформации Рп.д, т.е. Рплп.д=19-9=10 МПа. Давление предела пластической деформации Рп.д принимается за давление максимально допустимой (оптимальной) депрессии Ропт. Давление смыкания трещин соответствует давлению гидроразрыва пород РГРП=27,7 МПа.

Предлагаемый способ основан на восстановлении «памяти» образца керна горной породы естественного напряженного состояния, в котором он находился в условиях естественного залегания, и осуществляется следующим образом. На примере образца керна, отобранного из девонского нефтяного пласта промысловой скважины Сармановской площади Татарстана с глубины 1480 м и подвергнутого лабораторному испытанию в гидрокамере, снята зависимость интервального времени распространения упругой воны от порового давления Рпор (чертеж). Всестороннее давление в гидрокамере выбрано равным горному на этой глубине залегания: Ргор=1480·2300·10-6=34 МПа, где 2300 кГ/м3 - средняя объемная плотность вышележащих горных пород. При этом и поровое давление Рпор выбрано также равным 34 МПа для того, чтобы эффективное (дифференциальное) давление на скелет породы Рэффгорпор=0. При этом значении Рпор интервальное время распространения упругой волны равно t=312 мкс/м. После чего поровое давление плавно снижают в течение 4 часов, со скоростью релаксации (рассасывания) предельных напряжений в керне 0,1 МПа/мин, о которой судят по отсутствию акустической эмиссии. При восстановлении порового (пластового) давления Рпор, т.е. естественного напряженного состояния, в котором находился образец керна до его отбора (выноса) из пласта, регистрируют интервальное время t. Первому резкому изменению градиента зависимости t в точке 286,5 мкс, при котором происходит смыкание трещин, соответствует давление гидроразрыва породы РГРП=27,7 МПа. (Соотношение 27,7/34=0,81 от горного Ргор соответствует среднему значению давления гидроразрыва пород, принятому в производственной практике). Второму резкому изменению градиента зависимости при t=272,4 мкс, при котором происходит смыкание прежних контактов между зернами породы, существовавших в естественном залегании, соответствует пластовому давлению Рпл=19 МПа в условиях естественного залегания. С этого значения начинается депрессия на образец керна, которая достигает предела пластической деформации Рп.д=9 МПа в точке t=267,5 мкс. В этой точке начинается неупругое (пластическое) уплотнение порового пространства породы за счет переупаковки (взаимного скольжения) зерен с проявлением интенсивной акустической эмиссии и соответствующим уменьшением проницаемости. В этой точке стабилизируется значение интервального времени t=267,5 мкс. Предельное значение Рп.д=9 МПа и принимается за величину минимального порового давления, до которого допустимо снижать поровое давление. Таким образом, давление оптимальной депрессии Роптплп.д=19-9=10 МПа. Дальнейшее снижение порового давления (увеличение депрессии) на керн приводит к гистерезису интервального времени и проницаемости, т.е. к невосстановлению прежних значений. (В пластовых условиях этот эффект обусловливает скин-фактор). Образец керна безвозвратно переуплотнен и к каким-либо дальнейшим исследованиям не пригоден.

Технический эффект: Определение оптимальной депрессии на нефтегазовый пласт на образце керна с запредельной деформацией (уплотнением) его ни коим образом не нарушает проницаемости нефтегазового пласта, из которого он отобран. При скорости нагружения образца керна, не превышающей скорости релаксации предельных напряжений в нем, точность определения оптимальной депрессии повышается за счет учета скин-фактора.

Способ определения оптимальной депрессии на пласт, включающий снятие индикаторной диаграммы зависимости дебита скважины от депрессии на пласт и определение максимума зависимости, соответствующего оптимальной депрессии, отличающийся тем, что снимают зависимость упруго-деформационной характеристики, например скорости распространения упругой волны от порового давления в образце керна, отобранном из пласта и помещенном в гидрокамеру со всесторонним давлением, соответствующим условиям естественного залегания, затем плавно снижают поровое давление до пластового давления со скоростью, не превышающей скорость релаксации предельных напряжений в керне, о которой судят по отсутствию акустической эмиссии, и далее продолжают снижать поровое давление уже в качестве депрессии на керн, и по началу резкого уменьшения градиента изменения этой зависимости при достижении предела пластичности и возникновения акустической эмиссии судят о предельной величине оптимальной депрессии.



 

Похожие патенты:

Использование: для акустико-эмиссионной диагностики морских ледостойких сооружений. Сущность изобретения заключается в том, что в критичных узлах конструкции сооружения устанавливают акустико-эмиссионные преобразователи звукового диапазона частот, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по параметрам сигналов акустической эмиссии определяют степень дефекта конструкции сооружения, при этом дополнительно устанавливают в критичных узлах конструкции сооружения группу акселерометров, воспринимающих механические напряжения низкочастотных колебаний инфразвукового диапазона частот, а затем вычисляют первую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от акустико-эмиссионных преобразователей и акселерометров, а затем вторую функцию взаимной корреляции между сигналами, поступающими от каждой пары ближайших акустико-эмиссионных преобразователей, при этом дефекты сооружения обнаруживают по амплитуде и форме максимумов от каждой функции корреляции, а координаты дефектов определяют по временной задержке максимума второй функции корреляции между каждой парой акустико-эмиссионных преобразователей.

Использование: для диагностики и неразрушающего контроля металлических конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения конструкции, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, при этом сначала устанавливают критические значения нагрузки Pкр и коэффициента регрессии kкр, характеризующего изменение числа сигналов акустической эмиссии к изменению нагрузки для бездефектной конструкции, затем конструкцию нагружают до значения нагрузки, превышающей рабочую на (5…10) %, регистрируют при этом число сигналов и нагрузку линейного участка стационарной акустической эмиссии, регистрируют при этом коэффициент регрессии k0, после чего конструкцию нагружают циклической нагрузкой, амплитудное значение которой повышают постепенно на (2…5) %, и при достижении превышения на (15…20) % рабочей нагрузки нагружение прекращают, если в процессе контроля k0<kкр, то конструкцию считают бездефектной, а при значении k0>kкр конструкцию бракуют.

Использование: для диагностики наличия трещин в ходовых частях тележки подвижного состава. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют прием, регистрацию и обработку сигналов от преобразователей акустической эмиссии в процессе движения подвижного состава, который прогоняют по железнодорожному пути, при этом на заданном участке железнодорожного пути создают искусственные неровности в вертикальной плоскости, на которые устанавливают преобразователи акустической эмиссии, по параметрам сигналов с которых судят о наличии трещин в ходовых частях тележки подвижного состава.

Использование: для контроля зоны термического влияния сварных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что сварное соединение подвергают термическому воздействию, регистрируют сигналы акустической эмиссии и по их параметрам судят о качестве сварного соединения, при этом сигналы акустической эмиссии инициируют локальным термическим воздействием поочередно в точках контроля, расположенных на линии, перпендикулярной сварному шву, строят зависимость параметров данных сигналов для каждой контрольной точки от ее расстояния до сварного шва и по указанной зависимости оценивают размер зоны термического влияния как расстояние между наиболее удаленными от сварного шва контрольными точками, в которых значение суммарной энергии акустических сигналов ниже, чем в основном (не подвергнутом термическому влиянию при сварке) металле сварного соединения.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. Технический результат направлен на повышение длительности определения изменений напряженного состояния горного массива в окрестностях выработок в ходе непрерывных мониторинговых акустико-эмиссионных измерений перемещения вглубь массива зоны опорного давления.

Использование: для акустико-эмиссионного контроля качества сварных стыков рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что производят сварку стыка, обрубку грата, регистрируют сигналы акустической эмиссии при остывании сварного шва, измеряют скорость счета сигналов акустической эмиссии, разбивают время контроля на интервалы, по превышению скорости счета сигналов акустической эмиссии порогового значения хотя бы в одном из интервалов судят о качестве сварного шва, при этом дополнительно определяют медиану энергии сигналов акустической эмиссии, задают пороговые величины по средним значениям скорости счета и медианы энергии локализованных сигналов акустической эмиссии в двух равных интервалах времени при остывании сварного шва и при превышении скорости счета и медианы энергии сигналов их пороговых значений на любом из интервалов сварной стык бракуют.

Использование: для контроля дефектности сляба. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют установку датчиков акустической эмиссии на поверхности холодного сляба в порядке, обеспечивающем контроль всего материала сляба, механическое нагружение сляба за счет использования собственного веса сляба до напряжений от 20 до 80% предела текучести материала сляба, выдержку под нагрузкой не менее 1 мин, регистрацию сигналов акустической эмиссии и их обработку, определение координат источников акустической эмиссии и определение возможности дальнейшего использования сляба в производстве горячекатаной полосы путем сравнения диагностического параметра WАЭ с допустимым значением диагностического параметра [WАЭ] и при WАЭ>[WАЭ] сляб считают непригодным для дальнейшей прокатки.

Использование: для оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют более одного нагружения исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении.

Использование: при акустико-эмиссионной диагностике материалов и конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что на контролируемом изделии устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, определяют закон затухания звука, принимают сигналы акустической эмиссии, генерируемые дефектом изделия в процессе эксплуатации или нагружения, регистрируют моды волн Лэмба в виде волнового пакета, получают частотно-временную зависимость на спектрограммах, выделяют энергетические максимумы антисимметричных и симметричных мод, по разнице во времени прихода энергетических максимумов на выбранных частотах определяют расстояние между преобразователями и источником акустической эмиссии, затем, используя ранее установленный закон затухания, рассчитывают координаты дефекта изделия.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля, а именно к виброакустическим методам, и может найти применение для физического контроля железобетонных опор со стержневой напрягаемой арматурой.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для определения скоростей течения пластовых флюидов в нефтяных скважинах. Техническим результатом является выделение интервалов глубин (пластов), где происходит движение флюидов, и оценка скорости их фильтрации в месте расположения наблюдательной скважины.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способам контроля разработки нефтегазоконденсатных многопластовых месторождений. Технический результат - повышение точности определения оптимального технологического режима эксплуатации скважин, шлейфов и установки комплексной подготовки газа по уровням добычи на краткосрочную и долгосрочную перспективу.

Изобретение относится к способу, устройству и машиночитаемому носителю данных, используемых при построении геологической модели нефтяного или иного месторождения.

Изобретение относится к способу, устройству и машиночитаемому носителю данных, предназначенным для построения геологической модели нефтяного или иного месторождения, в частности, для определения коэффициентов корреляции для комплекса кривых ГИС и нахождения положений глубин маркера, для которых значение коэффициента корреляции является максимальным.
Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности к исследованиям газонасыщенных пластов. Способ гидродинамических исследований газонасыщенных пластов без выпуска газа на поверхность включает спуск на колонне бурильных труб или НКТ в скважину компоновки испытательного оборудования в виде испытателя пластов с пакером и геофизическими датчиками в заданный интервал исследования газонасыщенного пласта.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при изучении возможного взаимодействия в недрах земли пластовых вод и жидких производственных отходов при закачивании последних в глубокозалегающие водоносные пласты.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для прогнозирования изменения характеристик призабойной зоны нефтегазосодержащих пластов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных низкопроницаемых месторождений. Техническим результатом является определение местоположения застойных и слабодренируемых нефтенасыщенных участков нефтяных низкопроницаемых залежей.

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи в месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке продуктивного пласта и определении параметров продуктивного коллектора.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности при добыче нефти с больших глубин, более 500 м, и при содержании в нефти газов. Техническим результатом изобретения является исключения или уменьшения эффекта кавитационной эрозии насосно-компрессорных труб.
Наверх