Геофизические технологии исследований горизонтальных скважин и мониторинга разработки нефтяных месторождений

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,
профессор P.A. Валиуллин
(Башкирский государственный университет);
Защита состоится «27» января 2000г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 063. ЗЦйЗс Вес*С$>Г0 государственного университета по адресу; 614600, 15.
С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.
Диссертация в виде научного доклада разослана «^С »декабря 1999г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 063. 59.02,
- доктор технических наук
М.С. Чадаев (Горный институт УрО PAII)
Ведущее предприятие:
закрытое акционерное общество «ЛУТСОИЛ-Перм ь»
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Современный этап развития нефтяной отрасли характеризуется значительным увеличением числа месторождений, переходящих в позднюю стадию разработки - стадию, когда отбор нефти из скважин снижается, а затраты на поддержание добычи увеличиваются. В то же время, большинство вводимых в разработку хместорождений характеризуется сложной структурой запасов, значительная часть которых относится к трудноизвлекаемым.
В создавшихся условиях эффективная добыча нефти возможна с использованием современных технологических схем разработки месторождений, важное место в которых должно отводиться освоению трудноизвлекае-мых запасов с помощью бурения горизонтальных скважин (ГС) и боковых горизонтальных стволов (БГС). Как показывает опыт соседних регионов (АО “Татнефть”, АО “Удмуртнефть”), бурение перечисленных скважин ведется в значительных количествах, составляющих более 100 скважин в год в каждом из регионов. На месторождениях Пермской области также планируется увеличение объемов горизонтального бурения и, в частности, готовится проект на строительство сети горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов на Ножовском месторождении. Возникает необходимость в высокоэффективном геофизическом обеспечении строительства и эксплуатации названных скважин.
Организация мониторинга разработки нефтяных месторождений геофизическими и гидроддаамическими методами является следующим важным направлением при создании современных систем разработки и предусматривает равномерный охват исследованиями скважин независимо от способа их эксплуатации. Однако подавляющее большинство скважин включить в исследования не представляется возможным, т.к. существующая технология спуска скважинных приборов по межтрубному пространству позволяет производить безаварийные работы только в скважинах с зенитными углами не более 15°. Наклонно направленные скважины с углами, больше указанного значения (75% всего фонда скважин), исследовать традиционными методами -:С представляется возможным.
Таким образом, разработка и внедрение новых технологий и технических средств в целях повышения эффективности геофизических исследований ГС и мониторинга разработки нефтяных месторождений становится актуальной проблемой и требует привлечения к себе отечественного научно-технического потенциала.
Цель и задачи исследований
Целью работы является теоретическое обоснование, разработка и промышленное внедрение технологий и технических средств для исследования горизонтальных скважин и мониторинга разработки нефтяных месторождений.
7
технологического комплекса для исследований бурящихся и эксплутацион-ных горизонтальных скважин, технические требования к которому разработаны диссертантом и приведены в работе [10]. Результаты выполненного соискателем анализа материалов геофизических исследований скважин в части использования технологического комплекса и интерпретации полученных данных описаны в статьях [4, 10].
В публикациях [1, 2, 8] лично автором диссертации обосновывается необходимость применения принципиально новых технологий, которые будут служить основой осуществления мониторинга разработки нефтяных месторождений. Соискателем предложена система информационного обеспечения разработки, определены технические требования к ее составляющим и режимам работы [2, 5]. Разработанный им способ определения состава и плотности добываемой жидкости посредством измерения градиента давления в стволе скважины, а также выполненный расчет оптимальных размеров разностного датчика давления и пределов его чувствительности раскрыты в статье [3|.
Результаты геофизических исследований, выполненных разработанным при непосредственном участии соискателя опытным образцом программноуправляемого глубинного прибора, излагаются в работах [7, 8. 15]. Автором выполнен подробный анализ результатов скважинных измерений указанным прибором, на основании которого сделаны выводы о высокой эффективности исследований [ 16].
В публикациях [11, 12, 13] лично автором рассмотрены особенности выполнения геофизических исследований в скважинах специальной конструкции, продуктивные интервалы в которых обсаживаются сгеклопластико-выми трубами, а также их результаты. Креплению двух разновозрастных объектов стеклопластиковыми трубами, которое выполнено впервые, предшествовали выполненные соискателем расчеты осевых усилий [14] по его методике, опубликованной в работе [9].
10
На основании анализа можно сделать вывод, что кабельные технологии обладают большими возможностями получения информации по сравнению с автономными.
2. Метод расчета осевых усилий, возникающих на геофизическом кабеле и усилий доставки приборов к забоям [4,6,9,10]
В настоящем разделе раскрывается содержание первого защищаемого положения.
Дальнейшее совершенствование кабельных технологий исследований горизонтальных скважин, основанных на использовании труб и специального кабеля в качестве средств доставки, должно производится с учетом ограниченных значений разрывных усилий геофизических кабелей. Эго обстоятельство требует разработки обоснованного метода расчета осевых усилий, возникающих на геофизическом кабеле при подъеме прибора.
Проведение геофизических исследований каждой конкретной скважины требует также предварительных расчетов усилий, необходимых для транспортировки скважинных приборов и колонны труб к забою, на основании которых можно определить ее общую длину, вес и конструкцию.
В работах [9, 10] соискателем рассмотрены существующие способы расчетов длины колонны труб и усилия, необходимого для перемещения приборов к забоям ГС. В приведенных формулах не учитывается влияние наклонно-направленных участков (скважины такого типа преобладаю!), где возникают дополнительные потери усилий при доставке приборов к забоям. Также они не позволяют рассчитать усилия, возникающие на геофизическом кабеле при подъеме колонны труб с прибором.
2.1. Расчет осевых усилий на геофизическом кабеле
Наиболее точно расчет усилий, возникающих на геофизическом кабеле при подъеме приборов можно произвести, используя формулу определения осевого усилия для подъема инструмента из наклонно-направленной скважины [9].
Как видно из схемы исследования горизонтальных скважин (рис.2.1), верхняя часть труб является движителем по отношению к колонне труб, находящихся в горизонтальной части и выполняющей функцию удлинителя между движителем и геофизическим прибором. Успешная реализация излагаемой технологии будет зависеть, в первую очередь, от выбора труб, используемых в качестве движителя и удлинителя, которые должны быть гибкими, иметь соответствующую массу и небольшой диаметр.
Последнее обстоятельство позволяет упростить расчеты и производить их по формулам, не учитывающим угол охвата, на основании чего состав ляющую осевого усилия на прямолинейном наклонном учаегке можно записать [9]