Исследования Слоисто-неоднородных коллекторов

Практический  интерес представляют методы, которые позволили бы получать в зоне дренировании интегральную характеристику неоднородности пласта, определить параметры для подсчета запасов. Перспективны в этом направлении методы, основанные на наблюдениях процессов фильтрации в пласте и, в первую очередь, нестационарной фильтрации. наряду с зернистыми пористыми средами, и которых жидкости сосредоточена и движется по межзерновым каналам, существуют трещиноватые породы, у которых трещины полностью или частично обусловливают фильтрацию жидкости. Как правило трещинова-тость связана с карбонатными породами, с известняками. Однако детальные исследования нефтесодержащих пород месторождений нефти и газа показывают наличие трещиноватости не только в карбонатных породах. Можно утверждать что преобладающее большинство нефте- и газонасыщенных пород приурочены к различным горным породам, с разной степенью трещиноватости. Различают чисто трещиноватые и трещиновато-пористые поро-ды, к первым относятся породы, в которых пористость и проницаемость блоков пренёбрежимо малы по сравнению c проницаемостью и ёмкостью трещин. Основные запасы в таких средах приурочены к трёщинам. К трещиновато-поpистым коллекторам относятся породы, в которых проницаемость блоков мала по сравнению c проницаемостью трещин, a пористость трещин мала по сравнению c пористостью блоков. Для исследования нестационарной фильтрации жидкости в трещиноватых коллекторах было предложено несколько моделей трещиноватого пласта. B настоящее время пpи математическом описании фильтрации в трещиновато-пористых коллекторах принимаются две основные схемы. B первой — пласт разбит системой трещин на блоки, a между трещинами и блоками происходит переток жидкости, прямо пропорциональный разности усредненных давлений в блоках и трещинах. Такой подход к описанию фильтрации в трещиноватопористом коллекторе был использован Г. И. Баренблаттом и Ю. П. Желтовым. При второй схематизации трещиноватый пласт заменяется однородными блоками правильной формы. Распределение давления внутри каждого блока рассматривается как неустановившееся. Для каждой из этих схем предложено несколько математических моделей: модели Баренблатта —Желтова модель c двойной пористостью, модель равномерных блоков, модель чередующихся по напластованию трещин с пористых блоком, модель двухслойного пласта, в которой трещины и блоки объединены в пласты с разными коллекторскими свойствами. Уравнения неустановившейся фильтрации жидкости в трещиноватой среде отличаются от уравнений фильтрации в пористой среде дополнительным членом, учитыващим обмен жидкостью междy блоками и трещинами. Это приводит к тому, что нестационарные процессы в трещиноватой среде отличаются от тех же процессов в пористой среде характерным временем запаздывания. Оценка времени запаздывания — параметра, характеризующего трещиноватость, представляет большой практический интерес.

 

Рисунок 5. Схема двух пластов (а) и теоретическое изменение определяемой пьезопроводности по кривым гидропрослушивания в неоднородном или трещиновато-пористом пласте (б)

Пласт I моделирует трещины, а пласт II - матрицу. Приток жидкости в скважину осуществляется по трещинам (пласт I). Матрица (пласт II) питает трещины в зоне их контакта. Горизонтальная фильтрация в матрице пренебрегается. В трещиновато-пористом пласте, как правило, гидропроводность трещин во много раз превышает гидропроводность матрицы. В этом случае будет соблюдаться условие

             (2.1)

где  - соответственно проницаемость и мощность первого и второго пластов.

Изменение давления в произвольной точке пласта при произвольном изменении  дебита скважины имеет вид [1]

(2.2)

где - изображения, по Лапласу, функций давления и дебита;

 - функции Бесселя, а параметр   определяется формулой

  (2.3)

где К₁ - модуль упругости первого пласта (трещин).

Для условий гидропрослушивания, когда R - расстояние между скважинами много больше r_с - радиуса скважины, формулу (2), описывающую изменение изображения давления p(R, t₀) в реагирующей скважине при произвольном изменении дебита возмущающей скважины F(t₀), можно представить [2]

(2.4)

Теоретические исследования и практические примеры показывают, что кривые гидропрослушивания в координатах   в трещиновато-пористом или слоисто-неоднородном пласте имеют вид, показанный на рис. 2 , б. Эти кривые нельзя аппроксимировать прямой во всем диапазоне исследования. Как известно [1, 2], аппроксимация начальных участков преобразованных кривых гидропрослушивания прямыми позволяет определить пьезопроводность высокопродуктивного пропластка в слоистом пласте или пьезопроводность трещин в трещиновато-пористом пласте c₁. Аппроксимация конечных участков позволяет установить приведенную пьезопроводность c_пр.

Рисунок 6. Гидропрослушивание скв. 27 в скв. 28 (а) и результаты обработки кривой гидропрослушивания скв. 27 в скв. 28 (б). (1 - обработка кривой реагирования на пуск возмущающей скважины операционным методом; 2 - то же, на остановку возмущающей скважины интегральным методом)

 (2.5)

Максимальное значение l_max соответствует большим значениям параметра t₀ и согласно формуле (3) определяется выражением

  (2.6)

Нетрудно видеть, что b в формуле (6) есть отношение упругоемкостей второго и первого пластов в двухслойной модели, или отношение упругоемкости блоков (матрицы) к упругоемкости трещин в трещиновато-пористом пласте. Тогда из уравнений (5) и (6) можно найти

(2.7)

Для определения b по формуле (7) необходимо знать c₁ и c_пр. В работе [1] показано, что пьезопроводность, определяемая по каждому участку преобразованной кривой гидропрослушивания, будет изменяться от максимального значения c₁, соответствующего пьезопроводности трещин в трещиновато-пористом или пьезопроводности лучшего пласта в слоисто-неоднородном пласте, до приведенной пьезопроводности c_пр, как показано на рис. 6 , б. Остановимся на возможностях практического применения метода гидропрослушивания для оценки запасов. Выше отмечались значительные трудности, возникающие при подсчете запасов в трещинах трещиновато-пористого коллектора. Не меньшее практическое значение имеет также оценка участия матрицы в фильтрации, т.е. можно ли матрицу трещиноватого пласта считать эффективной для разработки?

Если определяемая пьезопроводность c_опр по кривой гидропрослушивания имеет вид, показанный на рис. 6 , б, то можно утверждать участие в процессе фильтрации матрицы в трещиновато-пористом пласте или худшего по коллекторским свойствам пласта в неоднородном пласте.

Укажем здесь на практическое применение изложенного подхода к определению параметров для подсчета запасов месторождений. Найдя по данным гидропрослушивания параметры c₁ иc_пр, по формуле (7) рассчитаем b, а затем по формуле (6) определим, например, удельные запасы в трещинах:

(2.8)

Здесь m₂h₂ - удельные запасы в матрице; К₁ и К₂ - соответственно модули упругости матрицы и трещин. Модуль упругости матрицы можно достаточно достоверно определить по лабораторным исследованиям, a K₁ для трещин принять равным Kж и тоже установить по лабораторным исследованиям. В газовых залежах можно положить

К₂=Рпл. (2.9)

Мы рассмотрели разрешающую  способность методов обработки  кривых гидропрослушивания. Аналогично можно разработать методику оценки неоднородности и определения параметров подсчета запасов по кривым восстановления давления. Однако эта методика способна давать несколько другие, отличные от фактических, параметры вследствие того, что в призабойной зоне в процессе бурения могут образовываться дополнительные трещины. Заметим, что оценку неоднородности и определения параметров для подсчета запасов в трещинах, если известны запасы в матрице или в трещинах, можно проводить по данным обработки кривых нестационарной фильтрации и другими методами обработки, например методами характерных точек, графоаналитическими и эталонных кривых [1].

3.Применение методики на примере гидропрослушивания скважин Салымского нефтяного месторождения.

Рассмотрим подробнее  применение метода гидропрослушивания на примере Салымского нефтяного месторождения. Нефть содержится в битуминозных глинистых породах баженовской свиты. По данным работы [5], порода-коллектор, названная баженитом, представляет собой микролинзовидное неравномерное переслаивание глинистых слойков с ОВ. Отмечаются плотные и рыхлые разности баженита. Предпочтение, как коллектору, отдается рыхлым баженитам. Такое представление о коллекторе хорошо согласуется с моделью слоисто-неоднородного пласта. 

С позиций оценок, сделанных ниже, продуктивный пласт баженовской свиты можно охарактеризовать как резко неоднородный по своим фильтрационно-емкостным свойствам коллектор, хорошо согласующийся со схемой слоисто-неоднородной или порово-трещинной среды. Опыт исследования скважин методом гидропрослушивания показывает, что наибольшую трудность представляет получение достоверного начального участка кривой реагирования. Достоверность получения начального участка кривой реагирования зависит от технологии исследования и чувствительности применяемой аппаратуры. Иногда из-за различных технических, технологических причин и естественных колебаний давления в пласте трудно выделить начало реагирования и характер начального участка кривой изменения давления в реагирующей скважине при исследовании обычным однократным импульсным методом. Перспективен в этом случае метод гармонических колебаний при разных во времени периодах колебания - метод высоко- и низкочастотного зондирования.

На рис. 6 , а приведена кривая изменения давления в реагирующей скв. 28 на пуск и остановку возмущающей скв. 27. Расстояние между скважинами 2700 м.

На рис. 6 , б в координатах lnf, 1/t приведены результаты обработки интегральным методом реакции скв. 28 на остановку скв. 27, а в координатах   результаты обработки операционным метолом реакции скв. 28 на пуск скв. 27. Как видно из графиков, преобразованные кривые нельзя аппроксимировать прямыми во всем диапазоне исследования. Характерно, что при малых временах (  велико) преобразованные кривые имеют пологие наклоны к оси абсцисс, с увеличением времени исследования (  уменьшаются) угол наклона возрастает.

Рисунок 7. Изменение определяемой пьезопроводности при обработке кривых реагирования интегральным методом (а) и интегральные характеристики определяемых значений пьезопроводности (б)

На рис. 7 , а приведены графики изменений пьезопроводности, вычисленных интегральным методом по разным во времени от начала наблюдения участкам кривых гидропрослушивания на пуск и остановку возмущаюшей скважины. Нетрудно видеть, что графики на рис. 7 , а по форме идентичны теоретическому распределению пьезопроводности, показанному на рис. 1, а. Следует заметить, что обработка кривых гидропрослушивания, полученных в сравнительно однородных пластах, дает постоянное значение пьезопроводности. Это обстоятельство позволяет нам утверждать, что продуктивный пласт баженовской свиты Салымского нефтяного месторождения можно рассматривать как трещиновато-пористый или слоисто-неоднородный пласт. При этом, если принять схему трещиновато-пористого пласта, можно утверждать активность матрицы в разработке, а если принять схему двухслойного пласта - участие в разработке пласта с худшими коллекторскими свойствами.

Далее проведем оценку соотношения  упругоемкостей по формуле (2.7). По графику рис. 7 , а довольно трудно достоверно оценить значения пьезопроводности, соответствующие начальным участкам кривых гидропрослушивания. Недостаточная достоверность определяемой пьезопроводности по начальным участкам кривых гидропрослушивания объясняется в первую очередь технологическими сложностями, связанными с недостаточной чувствительностью манометров, их погрешностями, а также наложением на кривые гидропрослушивания естественных “шумов” давления в пласте, обусловленных нестабильностью работы скважин, колебанием атмосферного давления, различными поверхностными нагрузками над месторождением и другими причинами.

Чтобы наиболее достоверно определить значения c₁ и c_пр, кривые распределения пьезопроводности, приведенные на рис. 3 , а, были проинтегрированы и показаны на рис. 7 , б. Кривые нарис. 7 , б можно довольно удовлетворительно аппроксимировать двумя прямолинейными участками. Отношение угла наклона к оси абсцисс первого прямолинейного участка к углу наклона второго участка есть отношение пьезопроводности c₁ к приведенной пьезопроводности c_пр. По графику, соответствующему реакции на пуск, это отношение составляет 5,3, по графику реакции на остановку - 5,15.

Хорошая сходимость показывает, что оценку соотношения упругоемкостей можно проводить как по данным реакции на пуск возмущающей скважины - падение давления в пласте, так и на остановку возмущающей скважины - рост давления в пласте.

Принимая соотношение   по формуле (2.7) найдем:

Таким образом, если представить  продуктивный пласт баженовской свиты Салымского месторождения в виде двух резко неоднородных по коллекторским свойствам (гидро- и пьезопроводности) разностей, получается, что второй, худший по коллекторским свойствам, пласт участвует в разработке, а упругоемкость его в 4,3 раза больше упругоемкости лучшего пласта, т. е. худший пласт питает лучший пласт, который, по существу, является флюидоподводящим к скважинам объемом. Если представить продуктивный пласт как трещиновато-пористый, то можно считать, что матрица участвует в разработке, а упругоемкость ее более чем в 4 раза превышает упругоемкость трещин.

Зная соотношение упругоемкостей b, можно, если известны запасы в матрице, определить запасы в трещинах для трещиновато-пористого пласта. При этом в качестве коэффициента упругоемкости трещин принимается упругоемкость жидкости. Для неоднородного пласта, который можно схематизировать двумя пластами по предложенной методике, определяется соотношение запасов по пластам. Коэффициенты упругоемкости b* по пластам могут быть рассчитаны, например, по формуле В.Н. Щелхачева: