Комплекс ГИС в действующих скважинах

В эксплуатационных ГС значительно снижается эффективность большинства традиционных методов промыслово-геофизического контроля. Не последнюю роль в этом играют чисто технические проблемы проводки приборов в горизонтально ориентированных участках ствола. Но гораздо более существенны методические проблемы, связанные со снижением информативности основных геофизических методов. Как показывает уже имеющийся отечественный опыт промыслово-геофизических исследований, возможность выполнения оценок продуктивности в ГС могут быть сведены к двум вариантам:

• 1. Изучение профиля притока способом прямых замеров в горизонтальной части пласта после доставки скважинных приборов пневматическим путем, с помощью тюбинга, гибких труб или специального кабеля. Несмотря на уже реализованные возможности по проведению таких исследований комплексом «приток-состав» в Татарии, Сургуте, Оренбурге и других местах, информативность измерений пока оценивается как не высокая.
• 2. Исследование суммарных фазовых характеристик притока в наклонной части ствола скважины выше продуктивных зон. Апробируемые здесь технологии замеров — снятие кривых восстановления уровней (КВУ) стабилизация давления (КСД, КСИ) и флуктуационные исследования.

Основные видимые на первом этапе проблемы ГИС — контроля связаны с методами измерений, используемыми для изучения состава и расходных параметров продукции скважин контактным способом (т.е. по механической и термокондуктивной расходометрии, влагометрии и т. п.). Главной причиной снижения достоверности оценок здесь являются специфичные (расслоенные) структуры потока продукции в пределах горизонтальной части ствола.

Оценка информативности таких исследований, выполняемых с помощью стандартного комплекса серийной аппаратуры, сводится к следующим моментам:

• 1. Наибольшей результативностью отличаются термометрия и термокондуктивная расходометрия. С их помощь, удается определить интервалы с наиболее значительными притоками, но не сам профиль притока. Для повышения чувствительности термометрии отдельными авторами предлагалось дополнять исследования закачкой охлажденной жидкости, но такие способы из-за сложности нельзя считать технологичными.
• 2. Применение различных методов оценки состава смеси в условиях расслоенных структур и сложного профиля горизонтальной части ствола также не дает позитивной информации по профилю притока. Информативность данных методов фактически сводится лишь к уточнению условий проведения замеров.
• 3. Результативность расходометрии в условиях ГС ограничивается предрасположенностью тахометрических датчиков к засорению механическими частицами. [43, 44].
• 4. Малоинформативными даже в скважинах с очень высоким газовым фактором показали себя датчики шумомера (интегральный частотный канал), хотя в спектральной модификации у этого метода есть большие потенциальные возможности.
• 5. Записи стандартным нейтронным методом НК при наличии в продукции значительной доли газа информативны, но лишь как метода, дающего дополнительную оценку состава многофазного флюида непосредственно в стволе. [13].

Барометрия при использовании ее в горизонтальной части ствола может играть вспомогательный характер (уточнение забойного давления), так как в случаях оценок параметров состава очень сложно учесть колебания давления, связанные с гидростатическими особенностями потока в стволе синусоидальной формы.

В условиях ГС повышается значение методов ГИС, исследующих интегральные физические свойства продукции во всем стволе (а не в камере датчика) и позволяющих более объективно оценивать интенсивность и характер притоков. К числу таких методов могут быть отнесены: НК, термометрия, индукционная резистивиметрия, спектральная шумометрия и др. Не смотря на относительно пониженные информативные возможности оценки работы пластов, указанные методы более устойчивы к погрешностям измерений, связанным с многофазным заполнением скважины.

Практически во всех ГС рассматривается четкая зависимость показаний состава смеси флюидов на забое (комплекс методов состава) от траектории ствола скважины (инклинометрия). Особенно ярко выражен данный эффект для газонефтяных скважин в условиях выдержанной статики, так как на режиме динамики границы сифонов (так называемых прогибов горизонтального участка ствола, в которых чаще всего скапливается вода) с жидкостью могут существенно сдвигаться и даже разрушаться [43].

В скважинах с необсаженной горизонтальной частью ствола наиболее приемлемыми для определения поступления воды являются методы электрометрии, такие как ИК, БК, резистивиметрия [44].

Сложность интерпретации результатов геофизических исследований действующих горизонтальных скважин обусловлена, как правило, многофазностью потока, влиянием гравитационного поля на распределение фаз в потоке, немонотонностью траектории ствола на «горизонтальном» участке (наличием спусков и подъёмов в колонне). В таких условиях неоднородность по фазам возникает как по её длине, так и по сечению скважины (на горизонтальном участке). Естественно, что такой характер потока и условия измерений, при использовании геофизических методов и методик, разработанных для вертикальных скважин, существенно затрудняет решение практических задач [9]. Например, в [45] отмечена противоречивость показаний шумометрии и влагометрии с данными нейтронного каротажа.

В тресте «Сургутнефтегеофизика» обычно применяют при исследованиях несколько типов аппаратуры при этом перечень методов следующий: ННК-Т, термометрия, манометрия, расходометрия механическая и термокондуктивная, влагометрия и индукционная резистивиметрия, акустическая шумометрия, ГК и магнитная локация муфт. В рамках этого перечня в работе [9] проведена оценка информативности методов. При комплексной же интерпретации результатов исследований в обязательном порядке привлекаются и данные электрометрии открытого ствола и данные инклинометрии. По приведенному комплексу можно выделить возможности определения:

• а) притоков (поглощения) флюида в колонне (через щели или перфорационные отверстия);
• б) движения флюида в колонне;
• в) работающих участков пласта (газом);
• г) состава притекающего в колонну флюида;
• д) состава флюида в колонне;
• е) заколонных перетоков газа и воды;
• ж) траектории скважины;
• з) забойного давления и депрессии (репрессии) на пласт;
• и) места положения пакера за колонной и щелей (перфорации) в колонне;
• к) газо-нефтяного контакта в породе;

Далее отметим те методы по данным, которых решались соответствующие задачи:

• а) Т, РГД, СТИ, АШ;
• б) Т, ВГД, РИС, РГД, ННК-Т;
• в) Т, АШ;
• г) ВГД, ННК-Т, РИС;
• д) ВГД, РИС, ННК-Т, СТИ;
• е) Т, АШ;
• ж) М;
• з) М;
• и) ЛМ;
• к) ННК-Т.

Для наглядности и анализа информативности сведем эти результаты в таблицу Таблица 2.

В таблице знак «+» соответствует случаю, когда достоверность решения задачи достаточно высокая, а знак «+/-» — случаю, когда задача решается при определенных условиях, т. е. иногда.

Прокомментируем результаты, представленные в таблице.

По задаче а). Наиболее достоверным результатов являются данные термометрии, поскольку информация связана с эффектом калориметрического смешивания потока флюида, поступающего из щели (перфорации) с потоком флюида, находящегося в колонне. Данные расходометрии в условиях высоких градиентов скорости по диаметру скважины на горизонтальном участке не обеспечивают достоверной информации. Тоже касается и шумометрии акустической.

По задаче б). Использование методов ННК-Т, ВГД и РИС основано на реагировании их на состав флюида в колонне и изменение границ раздела по составу при сопоставлении замеров в остановленной и работающий скважине. Достоверность по этим методам достаточно высокая. Недостаточная информативность РГД связана с тем же, что и в задаче а), т. е. с тем, что при многофазных потоках наибольшая скорость потока приходится на верхнюю образующую колонны, а прибор движется по нижней образующей. Но, тем не менее, задача эта по данным РГД решается по изменению уровня показаний. Определение движения флюида в колонне по данным термометрии определяется по влиянию конвективного теплообмена (скорости потока) на градиент температуры. При сопоставлении термограмм, зарегистрированных в простаивающей и работающей скважине, достоверность результатов высокая.

По задаче в). Показания термометрии основаны на использовании эффекта дросселирования газа в пласте при притоке в скважину. В данном случае очень информативны замеры в остановленной и в работающей скважине. Основной признак — снижение температуры при поступлении газа. Информативность высокая. Акустическая шумометрия задачу может решить в случае применения спектральной модификации (на высоких частотах).

По задаче г). О составе поступающего флюида из того или иного интервала перфорации сказать по данным геофизических методов (за исключением случая по задаче в)) в большинстве случаев практически нельзя. Однако при благоприятных условиях методы ВГД, РИС, и ННК-Т решают эту задачу.

По задаче д). Задача решается с высокой степенью достоверности по данным методов ННК-Т, ВГД, РИС и даже СТИ.

По задаче е). По данным термометрии информативность связана с изменением условий теплообмена в интервалах перетока, что приводит, в свою очередь, к изменению наклона температурной кривой. Достоверность достаточно высокая. Акустическая шумометрия может давать информацию только при перетоке газа возрастанием интенсивности шумов в интервале перетока в спектральном варианте шумометра.

По задаче ж). Манометрия в остановленной скважине хорошо коррелирует с данными инклинометрии по изменению давления.

По задаче з). Достоверность по манометрии высокая.

По задаче и). Данные магнитного локатора муфт достаточно хорошо отмечают наличие пакера и места расположения щелей из-за изменения магнитного потока в этих интервалах.

По задаче к). Задача решается только по данным ННК-Т с достаточной достоверностью.

Анализ скважинных материалов и результаты этого анализа показывают, что наиболее информативным геофизическим методом является термометрия. При этом и получаемые здесь результаты наиболее достоверные. Достоверные результаты получаются также методами состава, нейтронного каротажа, манометрии и локатора муфт. Понятно, что задачи, решаемые разными методами, являются разными по значимости, но они все принимаются во внимание при принятии окончательного решения по скважине. Методы расходометрии и акустической шумометрии, к сожалению, не всегда позволяют использовать их по назначению. Так, например, метод СТИ малоинформативен при определении мест притоков флюида в колонну, но зато хорошо реагирует на состав флюида в колонне. Кроме того, отмечается полное дублирование друг друга методами ВГД и РИС и более того, для тех же задач может быть использован ННК-Т. Однако при этом следует понимать, что для горизонтальных скважин и, в особенности при многофазных потоках (с чем мы и имеем дело), отсутствие информации по каким-либо методам может быть связано и с недостаточностью знаний у специалистов о тех или иных процессах происходящих в скважине в таких условиях [9].

В настоящее время зарубежные компании, сталкиваясь с теми же проблемами, разрабатывают комплексные приборы позволяющие проводить ГИ ГС [46, 47], а также технологии проведения и методики интерпретации ГИС [47, 48].