Способ электрического мониторинга характеристик пласт-коллектора при разработке залежей нефти с использованием закачки пара

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения эффективности разработки мелкозалегающих залежей сверхвязкой нефти или битума. Сущность: выполняют бурение сети мониторинговых необсаженных скважин с отбором керна с возможностью выявления продуктивного пласта и выявления фильтрационно-емкостных свойств породы. Спускают в каждую скважину электрод на изолированном кабеле на заданную глубину в пределах выявленного продуктивного пласта и выполняют тампонаж каждой из скважин цементом с фиксацией на поверхности земли отрезка кабеля длиной 1.5-2 метра с возможностью подсоединения к вышеприведенному электроду измерительной аппаратуры. Проводят работы по измерению ∆UЕП между соседними скважинами таким образом, чтобы получить систему замкнутых примыкающих треугольных контуров. По каждому контуру рассчитывают невязку, равную сумме разности потенциалов между скважинными электродами. Далее с учётом невязки измеренные значения ∆UЕП исправляют таким образом, чтобы сумма исправленных значений ∆UЕП по любому замкнутому контуру равнялась нулю. Затем относительно опорной скважины, потенциал которой принимается равной нулю, рассчитывают потенциалы других скважин. Строят план изолиний потенциала. Сопоставляют планы изолиний потенциалов, полученных в разное время с интервалом в 2-3 месяца между измерениями. При сопоставлении планов изолиний определяют направление движения флюидов в продуктивном пласте, а также области прогрева пласта. Измеряют сопротивление заземления электрода каждой из мониторинговых скважин по двухлучевой схеме с интервалом в 2-3 месяца. Выполняют измерения на постоянном токе между скважинными электродами и на основании измеренных значений тока и напряжения по закону Ома рассчитывают сопротивление R, которое состоит из сопротивления катушки с соединительным проводом Rсп, сопротивления кабеля Rк, сопротивления скважинных электродов Rзаз и сопротивления среды Rср между электродами. Для пространственного и временного анализа используются величины ∆R1 = R - Rсп и ∆R2 = R - Rсп-Rзаз, которые содержат информацию об изменении сопротивления среды, в том числе и продуктивного пласта, между скважинами. 6 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения эффективности разработки мелкозалегающих залежей сверхвязкой нефти или битума тепловыми, химическими или иными способами воздействия.

Целью заявленного технического решения является создание принципиально нового способа контроля разработки пласт-коллектора методом электроразведки, который обеспечивает возможность получения информации, достаточной для изучения пластов-коллекторов, размещенных на достаточно больших территориях при залегании продуктивного пласта, преимущественно на небольшой глубине, на которых преимущественно залегают сверхвязкие нефти и битумы. Заявленное техническое решение осуществляется за счет использования группы электродов, размещенных в скважинах, распределенных по площади месторождения и использования сразу нескольких методов электроразведки (метод ЕП, метод сопротивления, сопротивление заземления).

На дату подачи заявочных материалов в заявленной области техники существует объективная потребность в исследовании фронта распространения паровой камеры.

Выявленные на дату представления заявочных материалов в рассматриваемой области техники способы, это исключительно способы термического, химического, сейсмического и электрического мониторингов, которые не позволяют с достаточной точностью определять границы и направление движения битумных масс под воздействием паро-гравитационного дренирования.

Заявленный способ имеет ряд преимуществ принципиального характера перед всеми известными способами на дату представления заявочных материалов, так как использует принципиально новый подход к решению поставленной задачи по мониторингу мелкозалегающих залежей сверхвязкой нефти или битума.

Выявленные на дату подачи заявки способы электрического мониторинга предполагают размещение электродов преимущественно на земной поверхности, либо в стволах скважин - исключительно выше пласта коллектора, что вносит искажения в фиксируемые значения измеряемых величин разности потенциалов и/или сопротивления среды, связанные с геоэлектрическими неоднородностями верхней части разреза (ВЧР), либо предполагают размещение электродов в открытых (не тампонированных) стволах скважин, что делает невозможным применение метода паро-гравитационного дренирования как такового вследствие того, что известный метод подразумевает закачку пара под давлением до 15 атм. и температуре в диапазоне от 150° С до 200° С в пласт-коллектор, который (пласт-коллектор) таким образом представляет собой изолированную среду.

Результаты заявленного технического решения по электрическому мониторингу, обработанные совместно с петрофизическими и структурными данными, позволяют получить пространственные параметры распространения теплоносителя, а также построить 3-х мерную модель перемещения битумных масс под воздействием паро-гравитационного дренирования в заданном временном интервале.

Использование заявленного технического решения на основе данных по электрическому мониторингу позволит более эффективно варьировать технологические режимы работы скважин, выявить скважины, в которых целесообразно повысить эффективность закачки пара, посредством либо изменения размещения насоса, либо регулирования интенсивности подачи пара и, тем самым, увеличить нефтедобычу на основе более полной информации, при этом недоступными для потребителя до даты подачи заявки технологиями.

Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение «Способ геофизической разведки залежей углеводородов» по патенту РФ № 2527322, сущностью является способ геофизической разведки залежей углеводородов, включающий воздействие на исследуемую среду источником электромагнитного поля и источником упругих колебаний, регистрацию электромагнитного поля, перемещение источника электромагнитного поля по исследуемой площади, выделение сейсмоэлектрического эффекта при каждом положении источника электромагнитного поля, отличающийся тем, что возбуждение упругих колебаний осуществляют в процессе многократного возбуждения электромагнитного поля, а измерения электромагнитного поля осуществляют во множестве точек в окрестности источника электромагнитного поля до, во время и после упругого воздействия, по совокупности полученных данных строят последовательность геоэлектрических разрезов, в которых отражают релаксацию удельного электрического сопротивления, обусловленную упругим воздействием, по совокупным данным строят 3D отображение участка опоискования, с выделением в разрезе аномальных зон с релаксацией сопротивления, по величине аномального эффекта и характеру указанной релаксации судят о наличии и свойствах залежей углеводородов.

Таким образом, известный «Способ геофизической разведки залежей углеводородов» является методом электрического мониторинга, базирующегося на использовании площадных многоразносных зондирований становлением поля и детальном мониторинге релаксации удельного сопротивления разреза в процессе сейсмоэлектрических работ.

Недостатком известного способа является то, что он (известный способ) предполагает размещение измерительных датчиков на дневной поверхности (т.е. на поверхности земли), что вызывает искажение измеряемых параметров под влиянием верхней части разреза. Кроме того, при разработке месторождения известным способом, который получил название в среде специалистов как Steam-assisted gravity drainage «SAGD» электромагнитное (ЭМ) поле на дневной поверхности сильно осложнено промышленными помехами, связанными с размещенными на поверхности паропроводами, линиями электропередач, кустами скважин и т.п., что делает его недостаточно эффективным при использовании по назначению.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение «Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления» по патенту РФ №2560997. Сущностью известного способа является способ геоэлектроразведки, основанный на измерениях электродвижущей силы (ЭДС) переходных процессов, использующий генераторный и измерительный контуры разных размеров, выбираемых в зависимости от глубины исследования, и включающий обработку зарегистрированного сигнала с помощью регулирования времени задержки и определения продольной проводимости (S) с последующим построением параметрической зависимости продольной проводимости (S) от глубины (h), отличающийся тем, что над траекторией горизонтальных скважин на время разработки высоковязких нефтей и битумов располагают стационарно генераторный контур и внутри него систему измерительных контуров меньшего размера, и во время регистрации ЭДС в измерительных контурах определяют временные задержки, на которых на фоне сигналов, регистрируемых всеми измерительными контурами, наблюдается контрастный рост наведенной ЭДС, которая соответствует сигналу от металлической обсадной колонны скважины, и привязывают наведенные ЭДС на выделенных задержках к траектории прохождения скважины, и на основе построенной зависимости продольной проводимости (S) от глубины (h) рассчитывают зависимости продольной проводимости (S) от глубины (h) на других измерительных контурах, и по ним определяют мощность и глубину залегания продуктивного пласта, по измеренным ЭДС для исследуемого пласта определяют кажущееся удельное электрическое сопротивление (ρк) и рассчитывают коэффициент кажущейся битумонасыщенности (Кб) по каждому циклу измерений.

Таким образом, известный способ реализуется посредством использования наземного оборудование для зондирования становлением поля (ЗС) в ближней зоне. На результатах измерений ЗС сказываются влияние ВЧР и наличие приповерхностных промышленных помех, что в условиях сильной урбанизированности территории месторождения, разрабатываемого по технологии SAGD, существенно ограничивает возможность использования по назначению известного способа.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлена группа изобретений «Способ и устройство для исследования и мониторинга резервуара, гидравлически изолированными внутри скважины и зафиксированными электродами» по патенту US 5642051. Сущностью известного технического решения в отношении способа является способ контроля резервуара текучей среды, пробуренного по меньшей мере одной скважиной, который реализуется посредством выполнения следующей последовательности операций, а именно - установки, по меньшей мере, одного электрода, закрепленного в указанной скважине и сообщающегося с поверхностью, - гидравлической изоляции секции указанной скважины, в которой расположен указанный электрод, от остальной части указанной скважины, обеспечения электрической связи между указанным электродом и резервуаром и пропускании тока через указанный резервуар, с измерением электрического параметра посредством указанного электрода, в результате чего определяют характеристики указанного резервуара.

Далее следует описание известного технического решения со ссылками на позиции фигур из известного описания (Фиг. 1, 2А, 2В настоящего описания). Для исключения неясности, позиции фигур аналога в контексте настоящего описания приведены с индексом (а), обозначающим аналог, при этом на самих Фиг.1 – 2 индекс (а) отсутствует, так как Фиг. 1-3 скопированы из описания аналога.

Таким образом, в известном способе по изобретению, представленному на фигурах 1, 2А, 2В, скважина 10(а) пробурена в породах 11(а). 12(а) – это дневная поверхность. Скважина может иметь глубину от нескольких сотен метров до нескольких километров. Скважина проходит через определенное количество последовательных геологических формаций, в которой источником тока + I является электрод, размещенный в точке А, соприкасающийся со стенкой скважины в соответствующей формации, а второй электрод В отнесен от электрода А на большую глубину. Выполнение приведенных действий позволяет теоретически проследить эквипотенциальные линии, обозначенные общими ссылками 13(а), 14(а), 15(а), 16(а) и 17(а), причем понятно, что для ясности показаны только некоторые кривые. Кривая 15(а) представляет собой прямую линию, представляющую уровень нулевого тока. Эквипотенциальные кривые, расположенные между нулевой кривой 15(а) и электродом А, являются вогнутыми по отношению к поверхности, тогда как эквипотенциальные кривые между кривой 15(а) нулевого уровня и электродом В являются вогнутыми в противоположном направлении.

Заштрихованная область 18(а), ограниченная эквипотенциальными линиями 16(а) и 17(а), соответствует области продуктивного пласта. Внутри этого же слоя показана заштрихованная область 19(а), которая символизирует ловушку, обычно заполненную пластовыми водами. На самом деле геологические слои, содержащие углеводороды, часто содержат области или пропластки, содержащие жидкость или газ.

Желательно, чтобы водонасыщенная область продуктивного пласта 19(а) была подвижна, а ее перемещение было бы направлено к скважине.

Точки, соответствующие измерительным электродам, закрепленным в скважине, в контакте с геологическими образованиями, обозначаются буквами a, b, c, d, e. Электроды от a до e находятся на эквипотенциальных кривых, чтобы облегчить понимание процесса.

Разность потенциалов между эталонным электродом R и каждым электродом a и e, расположенными в скважине и находящихся в контакте с геологическими формациями, измеряется с помощью потенциометра 20(а), причем эталонный электрод предпочтительно расположен на поверхности, на некотором расстоянии от устья скважины, в условиях, обеспечивающих стабильность измеряемых характеристик во времени. При прочих равных условиях измеренные значения потенциала зависят от удельного сопротивления геологических формаций.

Наличие водо- или газонасыщенной области 19(а) влияет на геометрию эквипотенциальных линий и, таким образом, влияет на измерения разностей потенциалов, проводимых на каждом из электродов a-e. Изменение формы эквипотенциальной кривой 15(а) символически обозначено ломаной кривой 15 '(а), при этом все кривые, около области 19(а), также меняют форму, что сказывается при снятии показаний на каждом из измерительных электродов.

На Фиг. 2А показан первый вариант конструкции устройства в соответствии с изобретением US5642051, состоящего из регулярного набора электродов 21(а)-25(а), при этом понятно, что устройство может содержать намного больше электродов, чем в показанном изобретении. Они образованы кольцами проводящего материала (например, меди или др.), неподвижно закрепленные на цилиндрической трубе 26(а), образующей кожух (обсадку) эксплуатационной скважины. Корпус 26(а) имеет покрытие в виде пленки или оболочки из электроизолирующего материала с эталоном 27(а). На его внешней стенке находятся измерительные электроды. Электроды 21(а)-25(а) соединены контактами 21а(а), 22а(а), 23а(а), 24а(а), 25а(а), а также кабельным соединением 28(а) с электронным средством 29(а), показанным на чертеже символически и прикрепленным к внешней стороне кожуха 26(а). Электронные средства 29(а) соединены с помощью электрического соединительного кабеля 30(а), соединенного с источником тока (переменного или постоянного) 31(а) и измерителем 32(а). Измеряют силу тока АВ и разности потенциалов между каждым из электродов 21(а)-25(а).

Таким образом, в известном способе используется метод электрического мониторинга, который в целом реализуется посредством выполнения следующей последовательности операций с использование следующих материальных средств.

1. Бурят минимум одну не обсаженную скважину вскрывающую, пласт-коллектор, с глубиной забоя ниже подошвы пласта, буровыми установками.

2. Спускают в скважину группы электродов, равные диаметру скважины и таким образом перекрывающие ее, причем верхний и нижний электрод должны быть максимально разнесены друг относительно друга по глубине. Еще один электрод размещают на поверхности.

3. Производят измерение разности потенциалов между электродами как в скважине, так и на поверхности.

4. Производят измерение сопротивления между электродами, как в скважине, так и на поверхности.

Основным недостатком известного способа в части технического эффекта, достигаемого с его использованием, является то, что при его использовании предполагается разведка пласт-коллектора в радиусе не более 20 см от ствола скважины, что не даёт возможности изучения неизмененной части пласта, которая необходима для проведения контроля за разработкой месторождения, что в принципе не обеспечивает возможность его использования для мониторинга разработки при парогравитационном методе добычи. При этом известный способ возможно реализовать исключительно на одной скважине, что ограничивает возможность применения по назначению вследствие того, что прототип даёт информацию о состоянии продуктивного слоя на территории, не превышающей информативность метода только околоскважинным пространством. При реализации способа используется только один наземный электрод, что, во-первых, ведет в появлению помех, во-вторых, отсутствие второго электрода на поверхности не позволяет в дальнейшем учесть сопротивление заземления электрода. При реализации известного способа электрод помещается в скважину с открытым стволом (не тампонированную), что препятствует применению метода паро-гравитационного дренирования (метод SAGD) вследствие возможности выхода пара из пласта на земную поверхность из-за высоких давлений, возникающих при применении данного метода.

Принимая во внимание факт того, что заявителем не выявлены изобретения, которые совпадают с заявленным техническим решением совокупностью общих совпадающих признаков, заявителем составлена формула предполагаемого изобретения без ограничительной части.

Целью и техническим результатом заявленного технического решения является создание принципиально нового способа контроля разработки пласт-коллектора методом электроразведки, который обеспечивает возможность получения информации, достаточной для изучения пласт-коллекторов, размещенных на достаточно больших территориях при залегании продуктового пласта, преимущественно на небольших глубинах, на которых преимущественно залегают сверхвязкие нефти и битумы.

При этом:

• Используется сеть мониторинговых скважин, их количество может варьироваться в зависимости от размеров месторождения и необходимой детальности исследований.

• Исследования подразделяются на несколько этапов, при измерении межскважинного сопротивления и разности потенциалов не используются наземные электроды, что приводит к исключению влияния ВЧР (верхней части разреза), при определении сопротивления заземления используется фиксированная расстановка, состоящая из 3-х электродов (два наземных, один в скважине).

Таким образом, заявленное техническое решение, по мнению заявителя, относится к технологиям прорывного характера вследствие использования известных способов электроразведки, но не применяемых ранее в данной области техники в объёме заявленных существенных признаков, приведенных в независимом пункте заявленного технического решения.

Заявленный способ электрического мониторинга гидродинамического состояния пласт-коллектора включает периодическое проведение измерений сопротивления заземления электродов, электрического сопротивления среды между электродами, естественной разности потенциалов между электродами, при этом электроды располагаются в пределах пласт-коллектора, вскрытого сетью мониторинговых скважин, изменения его характеристик в ходе химического, теплового или иного способа воздействия на него, пространственного развития паровой камеры. При этом основная идея заявленного способа сводится к тому, что позволяет, в отличие от известных методов, получить существенные преимущества, а именно - получить значения электрических параметров без существенных искажений за счет использования электродов в скважинах. Возможно применение заявленного способа для мониторинга месторождений, на которых применяется разработка методом паро-гравитационного дренирования (метод SAGD), потому что скважины, в которые устанавливаются электроды, полностью тампонируются и, таким образом, система «пласт-коллектор» остается изолированной. При этом преимуществами заявленного технического решения по сравнению с аналогами являются такие факторы, как значительное удешевление работ вследствие того, что в заявленном техническом решении не требуется применение дорогостоящих регистраторов (преимущественно зарубежного производства, например SGD-ETT TomoZOND, ElectroGeoTest и др.) стоимостью от 2 млн. рублей и выше, которые в заявленном техническом решении заменены гораздо более дешевыми и не менее качественными приборами отечественного производства (измерители фирмы АКТАКОМ, измерители сопротивления Ф4103) стоимостью до нескольких десятков тысяч рублей. Заявленные технические преимущества достигается совокупностью заявленных признаков.

Сущностью заявленного технического решения является способ электромониторинга разработки мелкозалегающих залежей сверхвязкой нефти или битума методом SAGD, заключающийся в том, что выполняют бурение сети мониторинговых, не обсаженных скважин, с отбором керна с целью выявления продуктивного пласта и определения фильтрационно-емкостных свойств породы, спускают в каждую скважину электрод на изолированном кабеле на заданную глубину в пределах выявленного продуктивного пласта и выполняют тампонаж каждой из скважин цементом с фиксацией на поверхности земли отрезка кабеля длиной 1.5-2 метра с возможностью подсоединения к вышеприведенному электроду измерительной аппаратуры, проводят работы по измерению ∆UЕП между соседними скважинами таким образом, чтобы получить систему замкнутых примыкающих треугольных контуров, далее по каждому контуру рассчитывается невязка, равной сумме разности потенциалов между скважинными электродами, далее с учётом невязки измеренные значения ∆UЕП исправляют таким образом, чтобы сумма исправленных значений ∆UЕП по любому замкнутому контуру равнялась нулю, далее относительно опорной скважины, потенциал которой принимается равной нулю, рассчитывают потенциалы других скважин и строят план изолиний потенциала, далее сопоставляют планы изолиний потенциалов, полученных в разное время, с интервалом в 2-3 месяца между измерениями, при сопоставлении планов изолиний определяют направление движения флюидов в продуктивном пласте а так же области прогрева пласта, измеряют сопротивление заземления электрода каждой из мониторинговых скважин по двухлучевой схеме, с интервалом в 2-3 месяца, выполняют измерения на постоянном токе между скважинными электродами и на основании измеренных значений тока и напряжения по закону Ома рассчитывают сопротивление R, которое состоит из сопротивления катушки с соединительным проводом Rсп, сопротивления кабеля Rк, сопротивления скважинных электродов Rзаз и сопротивления среды Rср между электродами, а для пространственного и временного анализа используются величины ∆R1 = R - Rсп и ∆R2 = R - Rсп-Rзаз, которые содержат информацию об изменении сопротивления среды, в том числе и продуктивного пласта, между скважинами.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1 – Фиг. 6:

На Фиг. 1 – Фиг. 2 представлены схемы аналога – изобретения по патенту US5642051, где позиции на фигурах обозначены так, как они обозначены в аналоге, а в тексте позиции аналога обозначены с индексом (а) во избежание путаницы с позициями заявленного технического решения.

На Фиг. 3 представлена схема измерения разности потенциалов (∆UЕП) между скважинными электродами, где цифрами обозначены:

1 – пласт-коллектор;

2 – электроды;

3 – соединительный кабель;

4 – мультиметр;

5 – катушка с соединительным проводом;

6 – скважинная обсадка;

7 – тампонаж.

На Фиг. 4 представлен пример схемы измерения разности потенциалов (∆UЕП) между скважинными электродами на площади мониторинга, где цифрами обозначены:

8 – мониторинговые скважины;

9 – ориентация измерительных установок;

10 – замкнутый треугольный контур.

На Фиг. 5 представлена схема установки для измерения сопротивления скважинного электрода, где цифрами обозначены:

8 – мониторинговая скважина;

11 – кабель;

12 – измеритель сопротивления заземления Ф4103, ЦС4107.

На Фиг. 6 представлена схема измерения сопротивления между скважинами методом постоянного тока, где цифрами обозначены:

8 – мониторинговая скважина;

13 – соединительный кабель;

14 - катушка с соединительным проводом;

15 - источник питания;

1 - пласт-коллектор;

17 - горизонтальные скважины SAGD.

Заявленный способ согласно изобретению реализуется посредством выполнения следующей последовательности операций над материальными объектами с использованием следующих материальных средств.

На площади месторождения с учётом проектного расположения паронагнетательных и добывающих скважин:

1) Выполняют бурение сети мониторинговых, не обсаженных скважин, вскрывающих пласт-коллектор, с глубиной забоя на подошве пласт-коллектора, буровыми установками с отбором керна в интервале от покрышки до подошвы пласт-коллектора.

2) Согласно утвержденной Заказчиком схеме расположения сети мониторинговых скважин производят расчет системы замкнутых треугольных контуров с указанием порядка проведения измерений (см. пояснения в п.4 по расчету системы замкнутых треугольных контуров), таким образом, чтобы каждая скважина была соединена как минимум с тремя соседними скважинами последовательно (Фиг.4).

Далее исследователем (обработчиком) выбирается любая из мониторинговых скважин, принимаемая за опорную, в дальнейшем потенциал этой скважины принимается за ноль для создания замкнутой системы отсчета, далее потенциалы всех скважин рассчитывают относительно этой опорной скважины (см. п. 5)

3) Далее выполняют спуск в каждую скважину с использованием геофизического подъемника, на изолированном кабеле соединённого с ним электрода в пласт-коллектор, на заданную глубину (ниже кровли пласт-коллектора и выше подошвы этого же пласт-коллектора).

Далее, после завершения указанных выше действий, производят тампонаж каждой из скважин цементом с фиксацией на поверхности земли кабеля длиной 1.5-2 метра, для возможности подсоединения к вышеприведенному электроду измерительной аппаратуры.

4) Далее, на участке месторождения, подготовленном по пункту 1), выполняют следующие действия:

- изолированные кабели (длиной 1.5-2 метра) от электродов каждой из соседних скважин соединяют последовательно между собой одножильным проводом (провода марок ГСП, ГПМП, ГПСМП, ГПСМПО) по схеме, рассчитанной в пункте 2);

- далее к одножильному проводу, протянутому между двумя соседними скважинами и к изолированным кабелям электродов каждой из скважин последовательно подключают измерительный прибор (Фиг. 3), и проводят работы по измерению электрических характеристик между соседними скважинами таким образом, чтобы получить систему замкнутых треугольных контуров (см. Фиг. 4);

- далее по каждому из измеренных контуров рассчитывают невязку, равную сумме ∆UЕП, при этом измеренные значения ∆UЕП исправляют с учётом невязки таким образом, чтобы сумма исправленных ∆UЕП по любому замкнутому контуру равнялась нулю;

- далее, после выполнения указанных выше действий относительно опорной скважины, потенциал которой принимается равной нулю и которая остаётся постоянной в процессе мониторинга, рассчитывают потенциалы других скважин, и строят план изолиний потенциала UЕП. При сопоставлении планов изолиний потенциалов, полученных в разное время (с интервалом в 2-3 месяца между измерениями) представляется возможным определить направление движения флюидов в пласт-коллекторе, области прогрева пласт-коллектора.

5) Далее, после измерений ∆UЕП, с помощью поверенного измерителя сопротивления заземляющих устройств любых геометрических размеров, соответствующего ГОСТ 22261-94, ГОСТ Р51350–99 и ГОСТ 26104-89, двух стальных электродов (Rт2 и Rп2) и двух одножильных кабелей длиной 32 метра производят измерение сопротивления заземления электрода каждой из мониторинговых скважин по двухлучевой схеме (один луч - токовый электрод всегда направлен на юг, второй луч - потенциальный электрод, перемещается по прямой на запад относительно первого с шагом 2 м) (см. Фиг.5). Для этого изолированный провод от скважинного электрода (см. на Фиг.6 - ЗУ) подключают одновременно к токовому (Т1) и приемному (П1) входу измерителя. К токовому и приемному входам Т2 и П2 измерителя подключают две проводные линии Lзт и Lзп равной длины (32 м) с поверхностными заземлениями на концах. Таким образом, удаление токового и потенциального электродов (Rт2 и Rп2) от скважины в процессе измерений остаётся постоянным. Первоначально расстояние Lтп между токовым и потенциальным электродами (Rт2 и Rп2) устанавливают равным 16 м (Фиг.5).

Далее для каждой из скважин проводят серию измерений сопротивления заземления скважинного электрода, поочередно устанавливая потенциальный электрод Rп2 на расстояниях 16, 14, 12, 10, 8 метров от токового электрода Rт2 соответственно.

Далее из полученных результатов исследователь выбирает два повторяющихся, по крайней мере, на двух смежных разносах Lтп или различающихся не более чем на 10%. Если на этих разносах Lтп не удается получить приемлемого результата, то проводят дополнительные измерения сопротивления заземления скважинного электрода при увеличении разносов с шагом 2 метра до 24 метров. При этом для сохранения планового положения заземлений Rт2 и Rп2 в процессе мониторинга, направление разноса Lзт ориентировано на юг от скважины, а Lзп на юго-восток.

Так как сопротивление заземления электрода определяется удельным электрическим сопротивлением среды в приэлектродной зоне, которое зависит от удельного электрического сопротивления флюида, насыщающего пласт-коллектор, то по значениям сопротивления заземления электрода в каждой из скважин представляется возможным делать выводы как о примерном составе флюида, так и об изменении состояния флюида в пласте в процессе разработки залежи сверхвязкой нефти или битума методом SAGD.

Далее представленная выше последовательность действий повторяется на каждой из мониторинговых скважин с интервалом 2-3 месяца.

Далее измеренные в первый и в последующие разы данные анализируют с учетом временного изменения сопротивления заземления скважинных электродов, что позволяет выделить в плане области изменения характера флюида в пласте-коллекторе.

Далее, если возникает необходимость для проведения всесезонных измерений (например, зимой) устанавливаются стационарные заземления Rт2 и Rп2 (стальные арматуры длиной не менее 3 метров, закопанные в землю на глубину не менее 2,5 метров) на соответствующих разносах Lзт, Lзп и Lтп. Это необходимо из-за большой глубины промерзания почвенного слоя в зимний период.

6) Далее выполняют измерение электрического сопротивления между скважинными электродами каждой из мониторинговых скважин. Для этого возле каждой мониторинговой скважины (исходя из очередности измерений, определенной в п.2), собирается измерительная схема (Фиг.6) состоящая из поверенного измерителя тока с классом точности 0.1 – 0.2, согласно ГОСТ 8.497-83 и ГОСТ 8711-9 и расширенным диапазоном измерения (до 5А), вольтметра класса точности 0.1 – 0.5 , источника тока в виде трех 12-вольтовых аккумуляторных батарей одинаковой емкости (не менее 65 А/ч), включенных последовательно, и катушки с соединительным проводом, который подключают к электроду каждой из мониторинговых скважин, проводимых по схеме, разработанной в пункте 2) (пример схемы Фиг. 4), на постоянном токе для исключения влияния индуктивности соединительного провода на результаты измерения. При этом необходимость использования достаточно высокого напряжения 36 вольт обусловлена снижением влияния разности потенциалов между соседними скважинами на результаты измерения до уровня менее 1%.

7) Далее, после проведения каждого из замеров выполняют измерение активного электрического сопротивления катушки с соединительным проводом (обычно марок ГСП, ГПМП, ГПСМП, ГПСМПО). Далее по результатам измерения силы тока и напряжения по закону Ома рассчитывают активное электрическое сопротивление R, которое состоит из сопротивления катушки с соединительным проводом Rсп, сопротивления кабеля Rк, сопротивления заземления скважинных электродов Rзаз и сопротивления среды Rср между ними. При этом пространственному и временному анализу подлежат величины ∆R1 = R – Rсп и ∆R2 = R –Rсп – Rзаз, которые содержат информацию об изменении электрического сопротивления среды, в том числе и пласт-коллектора, между мониторинговыми скважинами.

Таким образом, основываясь на изложенном выше, а именно, на выполнении выше представленных действий при использовании заявленной совокупности признаков способа обеспечивается возможность выполнения качественного электрического мониторинга разработки месторождения высоковязких нефтей методом паро-гравитационного дренирования.

Представленный выше способ мониторинга был промышленно апробирован на одном из месторождений высоковязких нефтей ПАО «Татнефть». Полученные результаты позволили оптимизировать разработку месторождения, повысив эффективность закачки пара таким образом, что пласт-коллектор стал разогреваться более равномерно, вследствие чего обеспечен повышенный приток нефти, который вырос на большинстве добывающих скважин до значений 20-30% по сравнению с достигаемыми ранее результатами без использования заявленного способа. Результаты применения заявленного способа являются предметом коммерческой тайны, в силу чего заявителем не приведены численные значения полученных параметров роста нефтеотдачи.

Заявленный способ мониторинга дал высокие результаты по повышению нефтеотдачи в целом, при этом заявителю удалось обеспечить значительное снижение затрат как на сам мониторинг, так и на энергоносители (электричество, вода). Кроме указанного, заявленный способ позволяет проводить всесезонные измерения, а также использовать для работ отечественное оборудование, являющееся значительно более дешевым по сравнению с зарубежными аналогами.

Таким образом, из вышеописанного можно сделать вывод, что заявителю удалось достигнуть поставленных целей и заявленного технического результата, а именно:

Создан принципиально новый способ контроля разработки пласт-коллектора методом электроразведки, который обеспечивает возможность получения информации, достаточной для изучения пласт-коллекторов, размещенных на достаточно больших территориях при залегании продуктового пласта, преимущественно на небольших глубинах, на которых преимущественно залегают сверхвязкие нефти и битумы.

При этом:

• Используется сеть мониторинговых скважин, их количество может варьироваться в зависимости от размеров месторождения и необходимой детальности исследований.

• Исследования подразделяются на несколько этапов, при измерении межскважинного сопротивления и разности потенциалов не используются наземные электроды, что приводит к исключению влияния ВЧР (верхней части разреза), при определении сопротивления заземления используется фиксированная расстановка, состоящая из 3-х электродов (два наземных, один в скважине).

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как при определении уровня техники не обнаружено средство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как не является очевидным для специалиста в анализируемой области техники.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, так как промышленно апробирован на одном из месторождений высоковязких нефтей ПАО «Татнефть».

Способ электромониторинга разработки мелкозалегающих залежей сверхвязкой нефти или битума методом SAGD, заключающийся в том, что выполняют бурение сети мониторинговых необсаженных скважин с отбором керна с целью выявления продуктивного пласта и определения фильтрационно-емкостных свойств породы, спускают в каждую скважину электрод на изолированном кабеле на заданную глубину в пределах выявленного продуктивного пласта и выполняют тампонаж каждой из скважин цементом с фиксацией на поверхности земли отрезка кабеля длиной 1.5-2 метра с возможностью подсоединения к вышеприведенному электроду измерительной аппаратуры, проводят работы по измерению ∆UЕП между соседними скважинами таким образом, чтобы получить систему замкнутых примыкающих треугольных контуров, далее по каждому контуру рассчитывается невязка, равная сумме разности потенциалов между скважинными электродами, далее с учётом невязки измеренные значения ∆UЕП исправляют таким образом, чтобы сумма исправленных значений ∆UЕП по любому замкнутому контуру равнялась нулю, далее относительно опорной скважины, потенциал которой принимается равной нулю, рассчитывают потенциалы других скважин и строят план изолиний потенциала, далее сопоставляют планы изолиний потенциалов, полученных в разное время с интервалом в 2-3 месяца между измерениями, при сопоставлении планов изолиний определяют направление движения флюидов в продуктивном пласте, а также области прогрева пласта, измеряют сопротивление заземления электрода каждой из мониторинговых скважин по двухлучевой схеме с интервалом в 2-3 месяца, выполняют измерения на постоянном токе между скважинными электродами и на основании измеренных значений тока и напряжения по закону Ома рассчитывают сопротивление R, которое состоит из сопротивления катушки с соединительным проводом Rсп, сопротивления кабеля Rк, сопротивления скважинных электродов Rзаз и сопротивления среды Rср между электродами, а для пространственного и временного анализа используются величины ∆R1 = R - Rсп и ∆R2 = R - Rсп-Rзаз, которые содержат информацию об изменении сопротивления среды, в том числе и продуктивного пласта, между скважинами.