«Геофизика» icon

«Геофизика»


Смотрите также:
Программа курса «Геофизика» Учебный курс «Геофизика»...
Рабочая программа по дисциплине геофизика (наименование дисциплины) для специальности 011200...
Рабочая программа по дисциплине “ ядерная геофизика” для специальности 011200 геофизика...
Повышение эффективности технологий водоизоляционных работ с применением гидрофобных эмульсий...
Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности вендских отложений платформенного...
Рабочая программа дисциплины "физика" для специальности 011200 "ГЕОфизика"...
Программа курса нефтепромысловая геофизика геофизические исследования в скважинах (гис)...
Программа курса нефтепромысловая геофизика геофизические исследования в скважинах (гис)...
Геолого-геофизическое доизучение ромашкинского нефтяного месторождения на поздней стадии...
Развитие системы метрологического обеспечения геофизических исследований в нефтегазовых...
Программа курса для студентов 2-3 курсов специальности 020302 геофизика Составитель...
Программа для студентов 4 курса специальности 020302- «Геофизика» Составитель почасовик кафедры...



Загрузка...
скачать
На правах рукописи

УДК 550.837: 622.245


Хвостанцев Сергей Всеволодович


СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН


25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Уфа – 2010

Работа выполнена в ООО Научно-производственное предприятие геофизической техники «Геофизика» (г. Пятигорск)


Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук

Кривоносов Ростислав Иванович


^ Официальные оппоненты: доктор технических наук

Лобанков Валерий Михайлович


кандидат технических наук, доцент

Керимов Абдул-Гапур Гусейнович


^ Ведущая организация: ПФ «Ставропольгазгеофизика»

ООО «Георесурс»

Защита диссертации состоится «3» декабря 2010г. в 16 00 часов в конференц-зале на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 520.020.01 при открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика») по адресу 450005, г.Уфа, ул. 8-ое Марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика».


Автореферат разослан «1» ноября 2010г.


Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук Д.А. Хисаева
^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы


Электрический каротаж через стальную колонну становится важной составной частью комплекса геофизических методов для исследования обсаженных скважин, проводимого с целью изучения характера насыщения продуктивных пластов и мониторинга разработки месторождений углеводородов (УВ). В настоящее время на рынке промыслово-геофизических услуг сервисными компаниями предлагаются несколько вариантов технологий для каротажа через стальную колонну. Несмотря на различия в способе определения электрического сопротивления пород и конструкции зондов, все они имеют одни и те же граничные условия применения, которые, впрочем, и являются факторами, определяющими необходимость дальнейшего совершенствования технологии электрического каротажа через колонну. Эти ограничения обусловлены высокой температурой в скважине, диаметром обсадных колонн и их техническим состоянием, электрическим сопротивлением разреза и пластовых вод. Многолетний зарубежный и отечественный опыт применения технологии электрокаротажа обсаженных скважин позволяет обобщить, проанализировать и определить возможные направления ее совершенствования с целью расширения области применения и повышения достоверности получаемых результатов. В связи с этим научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, направленные на дальнейшее совершенствование существующей технологии электрического каротажа обсаженных скважин на базе аппаратуры ЭКОС-31-7 (в дальнейшем технология ЭКОС-31-7) с целью повышения точности измерения и достоверности определения характера насыщения коллекторов, а также для мониторинга выработки месторождений УВ и положения контактов между пластовыми флюидами, несомненно, являются актуальной научно-технической задачей.


^ Цель работы

Совершенствование технологии ЭКОС-31-7 с целью получения информации об удельном электрическом сопротивлении в разрезах с высоким (до 200 Ом·м) сопротивлением горных пород и повышения достоверности определения характера насыщения коллекторов.

^ Основные задачи исследования

1.Обобщение и анализ условий и результатов применения технологии ЭКОС-31-7 в различных геолого-технических условиях.

2.Исследование возможности и определение направлений совершенствования технологии ЭКОС-31-7.

3.Обоснование необходимости модернизации:

- конструкции гидропривода скважинного прибора с целью повышения качества контакта измерительных электродов и расширения рабочего диапазона температур;

- телеизмерительной системы (ТИС) и электрических схем скважинного прибора, а также наземной аппаратуры с целью повышения помехоустойчивости, точности измерения и термостойкости.

4.Адаптация методики измерения к новым техническим возможностям усовершенствованной аппаратуры ЭКОС-31-7 с целью сокращения времени измерения и повышения достоверности результатов исследования.

5.Совершенствование программного обеспечения (ПО) технологии ЭКОС-31-7 для оптимизации объема данных и времени измерения удельного электрического сопротивления пород в скважине.

^ Методы исследования

Проверка усовершенствованных образцов аппаратуры и методики измерения технологии ЭКОС-31-7М проводилась в поверочной установке, контрольно-поверочных и наблюдательных скважинах. Производственные испытания аппаратуры были выполнены в различных геолого-технических условиях нефтегазовых месторождений России и Китая в рамках договора о сотрудничестве в создании и развитии технологий для мониторинга разработки нефтегазовых месторождений.

Результаты оценивались путем сопоставления с данными электрических методов в открытом стволе и с данными каротажа через колонну, полученными аппаратурой ЭКОС-31-7.

^ Научная новизна

1. На базе новых технических, методических и программных разработок существующий верхний предел измерения (до 100 Ом·м) удельного электрического сопротивления горных пород для электрического каротажа через стальную колонну расширен до 200 Ом·м, что подтверждено результатами стендовых испытаний.

2. На основе реализации комплекса технико-технологических решений усовершенствована технология электрического каротажа обсаженных скважин, обеспечивающая при промысловых исследованиях:

- измерения УЭС с погрешностью не более 4 % (против 40 %) в диапазоне удельных электрических сопротивлений от 28 до 80 Ом·м;

- среднее время измерения на точке не более 100 сек. (против 210 сек.) во всем диапазоне измеряемых значений УЭС при температуре 128°С (против 95°С);

- высокую достоверность определения характера насыщения коллекторов, подтвержденную результатами промыслово-геофизических исследований.

^ Основные защищаемые положения

1. Комплекс технических и программно-методических решений, обеспечивающих высокую эффективность работы усовершенствованной технологии электрического каротажа обсаженных скважин ЭКОС-31-7М и включающий в себя:

- модернизацию скважинной и наземной аппаратуры;

- адаптацию методики измерения;

- совершенствование программного обеспечения.

2. Усовершенствованная технология ЭКОС-31-7М, позволяющая повысить точность и достоверность определения удельного электрического сопротивления горных пород через стальную колонну в расширенном диапазоне измерения.

^ Практическая ценность и реализация работы

Диссертационная работа выполнена в период с 2005 по 2010г.г. в научно-исследовательской геофизической экспедиции ООО «Научно-производственное предприятие геофизической техники «Геофизика» (г. Пятигорск). Автор является инициатором, руководителем и соисполнителем работ по совершенствованию аппаратуры и методики измерения и созданию усовершенствованной технологии ЭКОС-31-7М в целом.

К настоящему времени в ООО НПП ГТ «Геофизика» выпущено более 10 комплектов усовершенствованной аппаратуры ЭКОС-31-7М, которые используются в Китае. Производственные испытания и внедрение усовершенствованной технологии ЭКОС-31-7М прошли на предприятиях компаний CNPC и CINOPEC (КНР), о чем имеются соответствующие акты о результатах испытаний и отзывы о внедрении.

Отдельные измерения проводились в России в скважинах компаний ОАО «НК ЛУКОЙЛ», ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз». С результатами и заключениями по испытаниям усовершенствованной технологии были ознакомлены специалисты ОАО «НК Роснефть», ОАО «ТНК-ВР Холдинг», ОАО «Краснодарнефтегеофизика», ПФ «Ставропольгазгеофизика», ООО «Кубаньгазпром», ООО «Газпромгеофизика» и другие.

^ Апробация работы

Результаты исследований по теме диссертации докладывались на ежегодных научно-практических конференциях по геофизической технике и технологиям в рамках нефтяного конгресса «Газ – Нефть» в г. Уфе в 2009- 2010г.г., на V Российско-Китайском симпозиуме по геофизическим технологиям в г. Москве в 2008 г.

Результаты работ по исследованию скважин обсуждались на НТС ООО НПП ГТ «Геофизика», ОАО «Роснефть–Краснодарнефтегаз» в 2005г., на совещании в ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» в 2007г., а также на совещаниях в компаниях CNPC и CINOPEC (КНР) в 2008 и 2010г.г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК, - 2 работы. В публикациях в соавторстве автору принадлежат постановка задач, экспериментальные, методические и промысловые исследования, описывающие методику измерения и поверки аппаратуры, обработка и геологическая интерпретация их результатов.

^ Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и основных выводов. Текст изложен на 117 страницах, включая 27 рисунков и 5 таблиц. Список использованных источников включает 107 наименований.

Работа выполнена под руководством кандидата геолого-минералогических наук Кривоносова Р. И., которому автор выражает глубокую благодарность за помощь, внимание и поддержку.

Автор благодарит сотрудников предприятия ООО НПП ГТ «Геофизика» Андрейченко А.В., Апришко В.Ф., Естина Ю.А., Сидельникову Л.А., Степанова А.С., Трифонова Ю.В., Федорова В.В. за творческое сотрудничество при совершенствовании аппаратуры, проведении скважинных испытаний и создании технологии, а также доктора технических наук Кашика А.С., доктора геолого-минералогических наук Гридина В.А, кандидата технических наук Служаева В.Н., кандидата геолого-минералогических наук, доцента Шароварина В.Д., Крючатова Д.Н. за внимание и поддержку.

^ КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна, защищаемые положения и практическая ценность.

^ В первой главе приведена краткая история развития метода электрического каротажа обсаженных скважин, выполнен обзор и анализ представленной на рынке сервисных промыслово-геофизических услуг зарубежной и отечественной аппаратуры для электрического каротажа обсаженных скважин.

Идея электрического каротажа через металлическую обсадную колонну впервые была изложена Л. М. Альпиным в 1939г. на уровне патента СССР, что послужило основой для дальнейших разработок аппаратуры и методики каротажа. В 70-х годах прошлого века Н. И. Рыхлинским была предпринята попытка реализовать идею Л.М.Альпина. В 2001г. в ОАО «Центральная геофизическая экспедиция» (г. Москва) А.С. Кашиком и Н.И. Рыхлинским были продолжены исследования, в результате которых был получен патент на способ измерения УЭС и рассчитан зонд КР-1 (зонд Кашика-Рыхлинского).

Для проверки этого способа в 2002г. в ООО НПП ГТ «Геофизика» (г.Пятигорск) под руководством Р.И. Кривоносова началась разработка аппаратуры ЭКОС-31. В 2003г. в геолого-технических условиях Западной Сибири были получены первые стабильные положительные результаты измерения УЭС горных пород. В дальнейшем была разработана технология ЭКОС-З1-7, включающая поверочные средства, методики измерения и обработки данных.

На Западе основные принципы измерения были изложены в патенте США, выданном Стюарту в 1949г.

В конце 1980-х годов фирма Paramagnetic Logging (PML), на основе патентов А. А. Кауфмана и У. Б. Вейла, разработала конструкцию зонда и методику исследования. Развитие этого способа электрического каротажа обсаженных скважин было продолжено компаниями Schlumberger и Baker Atlas (сейчас Baker Hughes).

В настоящее время компания Schlumberger представлена на мировом рынке сервисных услуг тремя модификациями аппаратуры для каротажа обсаженных скважин. С конца 90-х годов работы производятся аппаратурой CHFR (Cased Hole Formation Resistivity). Известен принцип работы, включающий два этапа измерения. Оба этапа осуществляются последовательно при остановке прибора.

С 2000г. появились модификации аппаратуры CHFR – CHFR-plus и CHFR-slim. Аппаратура CHFR-plus реализует несколько иной принцип измерения и имеет две пары измерительных электродов. Поэтому для измерения второй разности потенциалов требуется только один этап измерения, что позволяет увеличить скорость каротажа. Прибор CHFR-slim предназначен для измерения в обсадной колонне малого диаметра, а в остальном полностью идентичен CHFR-plus.

Вся аппаратура CHFR предназначена для работы при температуре до 150°С и давлении до 100 МПа как в вертикальных, так и в наклонных скважинах при диаметре обсадной колонны от 50 до 178мм.

Одновременно с приборами компании Schlumberger на рынке услуг появился прибор TCRT (Through Casing Resistivity Tool) компании Baker Hughes. Прибор TCRT реализует тот же принцип, что и CHFR, но за счет дополнительных измерительных электродов с общей средней точкой имеет два зонда разной длины и обеспечивает одновременную запись обоими зондами. В течение пяти лет после появления прибора TCRT, доказавшего свою работоспособность, компания выпустила модификацию прибора для исследования скважин, обсаженных колоннами малого диаметра.

Общими недостатками аппаратуры TCRT и CHFR являются зависимость их работоспособности от состояния обсадной колонны (коррозия, битумные отложения, окисная пленка) вследствие недостаточного усилия прижатия измерительных электродов к стенке колонны, что влияет на качество измерения, а также отсутствие у оператора интерактивной связи с прибором при проведении измерений. Оператор не участвует в оценке качества измерения и при необходимости не может провести повторный замер на точке, что приводит к потере информации по разрезу во время обработки данных каротажа. Общим недостатком является также диапазон измерения УЭС, верхний предел которого определяется в 100 Ом·м и обусловлен соотношением сигнал/шум, которое в более высокоомном разрезе становится недопустимо низким.

Усилие прижима измерительных электродов часто бывает недостаточным для обеспечения качественного прижатия их к колонне. Для решения этой проблемы применяется механическая или химическая чистка стенок колонны перед измерениями, что увеличивает время простоя скважины и снижает экономическую эффективность работ.

В России в настоящее время представлены три отечественные модификации аппаратуры электрического каротажа обсаженных скважин.

С 2003г. применяется аппаратура ЭКОС-31 (разработка ООО «Геофизика» г. Пятигорск), реализующая зонд КР-1. На способ и устройство получен патент. Зонд длиной 5,5м имеет оригинальную конструкцию. Его составные части соединены гибким несущим кабелем. При этом обеспечивается надежная электрическая и гидравлическая связь составных частей прибора. Измерения выполняются при подъеме прибора, а для безаварийного спуска его на забой к нижней части зонда подвешивается груз. Для прижима измерительных электродов в приборе используется гидропривод, который обеспечивает надежный контакт электродов с колонной независимо от состояния ее стенок. Аппаратура предназначена для исследования в колоннах диаметром от 127 до 178мм, при температуре до 95°С и давлении 60 МПа. Диапазон измеряемых сопротивлений от 0 до 100 Ом·м с точностью (5+0,1) %. Радиус исследования зависит от сопротивления разреза и составляет в среднем 1,5 – 2м. Вертикальная разрешающая способность 0,5м. На базе этой аппаратуры была создана технология электрического каротажа обсаженных скважин ЭКОС-31-7, с помощью которой исследовано более 200 скважин в различных геолого-технических условиях России, Канады и Китая.

К недостаткам данной технологии следует отнести низкое значение предельной рабочей температуры и давления, большой диаметр прибора (95мм), который не позволяет проводить спуск прибора в скважину через насосно-компрессорные трубы, а также большое время измерения на точке (до 300 сек) и неширокий диапазон измеряемых значений УЭС (от 0 до 100 Ом·м).

В 2007г. в ЗАО ПГО «Тюменьпромгеофизика» (г. Мегион) создана аппаратура для электрического каротажа обсаженных скважин «ЭКРАН». Зонд 10-метровой длины диаметром 90мм предназначен для работы при температуре до 125°С и давлении 60 МПа. Аппаратура предназначена для измерения УЭС горных пород в диапазоне от 0,5 до 100 Ом·м в скважинах диаметром от 102 до 155мм и с углом наклона до 30°. Относительная погрешность измерения составляет (5+0.3)%. Измерение производится при остановке прибора. Время измерения от 3 мин., вертикальное разрешение 0,5м, радиус исследования более 4м. В аппаратуре ЭКРАН реализован двухэтапный принцип измерения, подобный принципу CHFR, когда размер утечки тока по колонне учитывается с помощью дополнительной калибровки.

К недостаткам аппаратуры ЭКРАН следует отнести большой диаметр и длину зонда, неширокий диапазон измерения удельного сопротивления, нестабильное качество измерений, обусловленное недостаточным контактом измерительных электродов с колонной во время измерения, невысокую точность измерения, а также необходимость очистки стенок колонны перед исследованием.

С 2007г. ОАО НПП «ГЕРС» (г.Тверь) реализует зонд КР-1 в аппаратуре НЭК, который имеет жесткий корпус диаметром 89мм и длиной 5,2м, предназначен для измерений при температуре до 125 °С и давлении до 120 МПа в диапазоне измерения УЭС пород от 0,5 до 150 Ом·м с точностью определения насыщенности 2 – 2,5%. Вертикальное разрешение зонда составляет 0,5м, радиус исследования от 2 до 4м. Время измерения на точке до 4 мин. Для осуществления контакта с обсадной колонной используется механический привод. К недостаткам следует отнести нестабильное качество контакта измерительных электродов с колонной, связанное с состоянием колонны и влияющее на точность измерения.

Из вышеизложенного видно, что каждая из представленных на рынке промыслово-геофизических услуг технологий определения УЭС пород через стальную колонну имеет недостатки и ограничения. Между тем, эти недостатки не мешают каждой из них решать поставленные геологические задачи с той или иной степенью успеха.

^ Во второй главе представлен анализ результатов применения базовой технологии ЭКОС-31-7, предназначенной для определения УЭС горных пород в диапазоне от 0 до 100 Ом·м с относительной погрешностью ( 5+0,1 ) % в скважинах глубиной до 6000м, обсаженных эксплуатационной колонной диаметром от 127 до 178мм. Зонд аппаратуры имеет гибкую конструкцию, включающую гидропривод, который позволяет управлять усилием прижатия измерительных электродов к внутренней поверхности колонны и обеспечивает качественное измерение независимо от состояния этой поверхности (ржавчина и различные отложения).

Для определения инструментальной ошибки аппаратуры ЭКОС-31-7 автором проведены стендовые испытания на поверочной установке. Последняя представляет собой отрезок обсадной трубы диаметром 168мм и линейку эквивалентных резисторов Rвм и Rпл, имитирующих, соответственно, сопротивление вмещающих пород и . Рекомендуемые значения Rпл 1, 3, 5, 8, 15, 20, 30, 50, 80, 100, 150, 200 Ом. Истинные сопротивления резисторов измеряются образцовым омметром. Резисторы Rвм подбираются по величине в пределах 20 – 40 Ом с учетом сопротивлений механических контактов (не более 0,1 Ом) таким образом, чтобы при подаче на трубу тока величиной 8 А потенциал трубы составлял около 200 мВ. Разница значений резисторов Rвм не должна превышать 15%. Приводится схема включения аппаратуры в работу, методические подходы к измерениям электрического сопротивления и результаты стендовых испытаний, которые показали, что в диапазоне от 1,5 до 81 Ом·м погрешность составляет от 1,8 до 13,3% (таблица 1).

^ Таблица 1 - Результаты стендовых испытаний аппаратуры ЭКОС-31-7

Время

Rпл, Ом

Rизм., Ом

Rизм.ср., Ом

Погрешность, %

17.28.34

1.5

1.51







17.31.13

1.5

1.75

1.6

9

17.33.55

1.5

1.54







17.44.00

3

3.3







17.46.48

3

3.2

3.3

10

17.49.28

5.6

5.7







17.52.10

5.6

5

.6

5.7

1.8

17.54.59

5.6

5.7






18.01.02

8.2

8.7







18.03.58

8.2

8.4

8.4

2.4

18.06.39

8.2

8.1







18.10.14

10

10.3







18.12.54

10

9.7

9.5

5

18.15.42

10

9.5







18.22.11

15

17.2







18.25.10

15

15.5

15.9

5.7

18.27.59

15

15.1







18.42.05

20

19.5







18.44.53

20

21.5

20.6

3

18.47.49

20

20.8







18.53.49

30

32.8







18.56.41

30

31.6

31.8

6

18.59.39

30

31







19.02.09

54

53.2







19.04.50

54

57.5

56.6

4.8

19.07.49

54

59







19.31.19

81

83.3







19.34.17

81

118.5

91.8

13.3

19.37.09

81

73.5








Далее в этой же главе приведены методика измерений для промысловых испытаний технологии ЭКОС-31-7 и анализ результатов этих испытаний. В целом методика сводится к проведению избыточных статистических измерений для принятия оператором решения о правильности и достаточности полученной информации. Под избыточностью измерений понимаются повторные измерения на одной и той же точке записи до получения одинакового результата не менее чем в двух независимых (по прижатию электродов) измерениях. Как видно, методика не содержит четких рекомендаций об условиях измерений: интервалы перфорации, дифференцированный по сопротивлению разрез или высокоомный пласт и др. Акцент на получение избыточных измерений для повышения их надежности не оправдан, так как значительно снижается производительность работ.

Промысловые испытания технологии ЭКОС-31-7 проведены в трех скважинах Западно-Сибирского, Ватинского и Западно-Салымского месторождений Западной Сибири и в двух скважинах месторождений Китая.

В скважине ХХ-26 Западно-Сибирского месторождения, после обводнения основного продуктивного пласта, с целью перевода на другой объект были проведены исследования методами углерод-кислородного каротажа (СО-каротажа) и ЭКОС-31-7 (рис.1). По заключению СО-каротажа интервал 2438-2441м характеризуется как водонефтенасыщенный. По заключению ЭКОС-31-7 в этом интервале получены высокие значения УЭС (намного выше критического значения для данной залежи) и, следовательно, он характеризуется как нефтенасыщенный. По заключениям комплекса методов СО – ЭКОС было принято решение о перфорации интервала 2438,4 – 2441,0м и проведении промысловых исследований. По данным этих исследований получен безводный приток нефти, что подтверждает достоверность заключения по технологии ЭКОС-31-7.

Точность замеров определяет верхний предел диапазона измерения для данной технологии на уровне 100 Ом·м. Этот предел обусловлен тем, что при сопротивлении пласта более 100 Ом·м токи, стекающие с колонны во внешнюю среду, настолько малы, что отношение сигнал/шум становится недопустимо низким. И поэтому повышение точности определения позволило бы не только расширить диапазон измеряемых значений УЭС, но и повысить достоверность определения характера насыщения коллекторов, в том числе при обводнении пресной или смешанной водой, когда критические значения УЭС для воды и нефти близки.



^ Рис.1. Пример комплексной интерпретации данных ГИС открытого ствола, СО-каротажа и ЭКОС-31-7 для определения характера насыщения.

Например, для отдельных объектов месторождений Западной Сибири критическое значение УЭС для водонасыщенного пласта составляет 5,4 Ом·м, а для нефтенасыщенного – 6,2 Ом·м. С точностью , которую обеспечивает технология ЭКОС-31-7, в данных условиях выполнить однозначную интерпретацию данных измерений будет невозможно.

При скважинных исследованиях к инструментальным ошибкам добавляются ошибки, связанные с геологическими и техническими условиями работы, и тогда погрешность отдельных измерений может составлять 50 % и более (рис. 2, где RL3S и RL3D - разноглубинные зонды бокового каротажа, SP – кривая ПС, Rcasing – электрическое сопротивление обсадной колонны на участке измерительных электродов зонда, Reсos - каротаж по технологии ЭКОС-31-7). При сопротивлении разреза выше 100 Ом·м погрешность становится случайной величиной и не прогнозируется.




^ Рис. 2. Сопоставление результатов измерения по технологии ЭКОС-31-7 с данными разноглубинных зондов БК (RL3D и RL3S) в скважине ХХ-JB279, Дацин (КНР).

Таким образом, анализ результатов применения существующей технологии ЭКОС-31-7 показал ее ограничения как в техническом, так и в экономическом планах, а также подтвердил необходимость совершенствования данной технологии путем расширения возможностей программного обеспечения и повышения уровня методических и технических и разработок.

^ Третья глава посвящена описанию комплекса методических и технических разработок по совершенствованию технологии ЭКОС-31-7. Он включает в себя модернизацию зонда и наземной аппаратуры, совершенствование ТИС и программного обеспечения (ПО), а также совершенствование и адаптацию методики измерения к новым техническим возможностям аппаратуры.

Результаты анализа работы управляемого гидропривода скважинного прибора, который обеспечивает безусловное преимущество технологии ЭКОС-31-7, показали, что без существенных конструктивных изменений возможно повышение его работоспособности до температуры 125 °С. С этой целью, по инициативе и при непосредственном участии автора, были пересмотрены и повышены требования к заводским испытаниям по проверке гидропривода, разработаны новые программы и методики испытания его узлов и деталей. Кроме того, учитывая условия работы зонда, а именно - высокую температуру окружающей агрессивной среды, содержащей нефть и растворенный газ, были проведены исследования по определению состава резиновых смесей, способных обеспечить безотказную работу зонда в скважине. В результате была повышена надежность работы гидропривода, а термостойкость скважинного прибора доведена до 125°С. Этот факт был отмечен в период производственных испытаний технологии электрического каротажа обсаженных скважин на базе усовершенствованной аппаратуры ЭКОС-31-7М (в дальнейшем технология ЭКОС-31-7М) в Китае с участием автора, где не было получено ни одного замечания.

В электронных схемах скважинного прибора применена новая элементная база, рассчитанная на температуру 125 °С. Усовершенствована система защиты электронных узлов наземного блока питания и управления. Применен блок защиты от перегрузок и короткого замыкания нижнего электронного блока скважинного прибора. С целью повышения помехоустойчивости измерительных цепей усовершенствована телеизмерительная система и изменен код обмена информацией скважинного прибора с наземным блоком. Изменена функциональная схема скважинного прибора – часть измерительных функций передана в блок коммутации наземной части аппаратуры. Это позволило повысить помехоустойчивость и термостойкость скважинной электроники, что, в свою очередь, обеспечило повышение точность измерения.

Анализ и детальное изучение автором процесса измерения в скважине выявили возможность повышения коммерческой скорости исследования посредством совершенствования работы ПО технологии ЭКОС-31-7. Оно включает программные средства устройств управления работой модулей аппаратуры, регистрации данных прибора, их контроля и обработки и выдачи результатов в виде LAS-файлов.

Разработан и введен режим автоматической коммутации тока и накопления данных после качественного прижатия измерительных электродов к колонне, при котором оператор только оценивает значение и, при удовлетворительном результате, перемещает прибор на следующую точку.

В низкоомных недифференцированных по сопротивлению разрезах время измерения УЭС на точке в таком режиме измерения составляет 40 сек. Для более сложных условий у оператора остается возможность выбора ручного режима измерения.

Результаты проведенного автором анализа существующей методики измерения и новых возможностей усовершенствованной аппаратуры определили необходимость адаптации методики измерения к возможностям усовершенствованной аппаратуры с целью повышения точности определения УЭС, расширения диапазона и повышения скорости измерений. Ниже приведены новые основные положения методики измерения в скважине по технологии ЭКОС-31-7М.

1. Для выполнения исследования необходимо выбрать режим измерения (автоматический или ручной). Продолжительность измерения одного значения в автоматическом режиме около 40 сек. Дискретность измерений по глубине может устанавливаться оператором от 0,2 до 1,0м. Необходимость того или иного шага измерения устанавливается Программой работ.

2. В дифференцированном по сопротивлению разрезе или при работе в условиях отсутствия данных по открытому стволу, при изменении значения удельного электрического сопротивления горных пород более чем на 20% от предыдущего значения, следует уменьшить шаг измерения для максимальной дифференциации разреза.

3. При исследовании в интервале перфорации запрещается переходить на следующую точку измерения, пока не получено два одинаковых результата в пределах точности метода. Если такой результат п получить не удается, необходимо сместиться на 10 – 20см вниз или вверх и снова повторить измерения до получения двух одинаковых результатов.

4. Для оценке качества полученного материала определяется коэффициент корреляции кривых пЭКОС и п по БК и (или) ИК. По форме кривых и изменению коэффициента корреляции делается вывод о качестве кривых пЭКОС,, а по значению УЭС - о произошедших изменениях в пластах.

5. После основного измерения в интервале, определенном для повторной записи, производится переприжим измерительных электродов и повторное измерение УЭС. В случае недопустимого расхождения значения повторного измерения с основным более чем на  п 3 % необходимо выполнить повторные измерения другим прибором в интервале основной записи.

6. В глинах и обводненных коллекторах с минерализованной водой измерение выполняется в автоматическом режиме. В высокоомных пластах, на границах пластов сильно дифференцированного по сопротивлению разреза и в коллекторах с целью определения положения контактов, измерения выполняются в ручном режиме с двумя периодами измерения. Исследования разреза с УЭС от 150 до 200 Ом·м проводятся с использованием принципа избыточных статистических измерений для обеспечения точности измерения в соответствии с техническими возможностями аппаратуры.

Такой подход к процессу исследования позволит значительно повысить коммерческую скорость измерения по технологии ЭКОС-31-7М для геологических условий большей части исследуемых скважин, а для сложных условий - оптимизировать ее.

^ В четвертой главе приведены результаты стендовых и промысловых (скважинных) испытаний усовершенствованной технологии ЭКОС-31-7М.

Эффективность реализованного комплекса решений проверялась на стенде. По одному образцу аппаратуры ЭКОС-31-7 и ЭКОС-31-7М были испытаны на стенде по одной методике при прочих равных условиях.

Из таблицы 1 видно, что для образца ЭКОС-31-7 в диапазоне от 1,5 до 81 Ом время измерения составляет 160 - 180 сек. Для образца ЭКОС-31-7М, в том же диапазоне, время увеличивается с 40 до 90 сек (таблица 2). Далее, для усовершенствованного образца, в диапазоне от 80 до 200 Ом время измерения увеличивается до 300 сек.

^ Таблица 2 - Результаты стендовых испытаний аппаратуры ЭКОС-31-7М

Время

Rпл, Ом

R, Ом

Rср., Ом

Погрешность,%


09.25.11

1.5

1.48







09.25.51

1.5

1.51

1.51

2.6

09.26.32

1.5

1.54







09.34.31

3.2

3.21







09.35.13

3.2

3.19

3.2

0

09.35.57

3.2

3.17







09.45.40

5.6

5.74







09.46.27

5.6

5.71

5.7

1.7

09.47.08

5.6

5.74







09.54.49

8.4

8.59







09.55.46

8.4

8.23

8.4

0

09.56.45

8.4

8.51







10.03.49

10.2

10







10.04.37

10.2

9.97

10

0

10.05.27

10.2

9.89







10.24.36

15.3

15.25







10.25.52

15.3

15.22

15.2

0.7

10.26.53

15.3

15.25







10.48.35

19.8

19.67







10.49.39

19.8

20.74

20.1

1.5

10.50.37

19.8

19.99







11.06.04

30.3

30.02







11.06.59

30.3

30.89

30.8

1.6

11.07.52

30.3

31.41







11.40.45

53.1

55.18







11.42.07

53.1

50.48

53.6

0.9

11.43.17

53.1

55.34







12.16.20

83

8
Продолжение таблицы 2
4







12.17.47

83

80.6

81.7

1.6

12.19.14

83

80.5







13.08.57

101.5

103.7







13.10.59

101.5

103.5

103.3

1.7

13.13.01

101.5

102.7







13.32.26

154.6

151.4







13.34.49

154.6

164.5

155.8

0.8

13.37.29

154.6

151.4







14.33.55

200.7

229.4







14.38.10

200.7

179.3

208

3.6

14.53.10

200.7

215.4








Что касается погрешности измерения, то выполненный автором анализ полученных результатов говорит о значительном ее снижении. Если, говоря о точности измерения, соотносить полученные значения с заявленной для технологии ЭКОС-31-7 погрешностью измерения, то все полученные значения для обоих образцов отвечают требованиям +0,1%. Однако если из указанного требования убрать составляющую 0,1 и пересчитать погрешность измерения, то видно, что результаты двух образцов значительно отличаются. Погрешность измерения образцом ЭКОС-31-7М в диапазоне от 10 до 200 Ом·м колеблется в пределах от 0,4 до 3,6 %. Погрешность образца ЭКОС-31-7 в диапазоне от 10 до 80 Ом·м достигает 13,3 %. В таблице 3 приведены среднеквадратические отклонения (СКО) измеренных значений для двух образцов аппаратуры, которые отражают значительное повышение точности и стабильности измерений аппаратурой ЭКОС-31-7М.

^ Таблица 3 - СКО значений при стендовых испытаниях образцов

Значения R, Ом

СКО Rп ЭКОС-31-7

СКО Rп ЭКОС-31-7М

1,5

0,017

0,002

3,2

0,095

0,01

5,6

0,229

0,036

8,4

0,715

0,107

10,2

0,372

0,084

15,3

0,333

0,255

19,8

0,861

0,486

30,3

5,042

0,804

53,1

10,715

1,453

83

4,383

1,695

101,5

-
Продолжение таблицы 3


4,594

154,6

-

11,715

200,7

-

16,826



Результаты стендовых испытаний показали, что задача создания усовершенствованной аппаратуры электрического каротажа обсаженных скважин ЭКОС-31-7М с повышенной точностью и скоростью измерения, а также расширенным диапазоном измерения УЭС решена. Более того, совершенствование измерителей тока, ТИС и гидропривода, обеспечивающего необходимое качество контакта измерительных электродов с колонной, позволили расширить диапазон измеряемых значений не до 150 Ом·м, как планировалось вначале, а до 200 Ом·м. При этом погрешность измерения составила 3,6 %.

Скважинные испытания и внедрение технологии ЭКОС-31-7М проходили с участием и под руководством автора в период с 2008 по 2010 гг. на месторождениях компаний CNPC и CINOPEC (КНР) в рамках долгосрочного сотрудничества по внедрению и развитию технологий для мониторинга разработки месторождений УВ.

В качестве примера приведены результаты исследования скважины 4-XX Карамай, которые проводились в обводненном перфорированном интервале 1070 – 1090м (рис.4). Целью исследования являлось сравнение результатов измерений, полученных по технологиям ЭКОС-31-7 и ЭКОС-31-7М, и оценка достоверности определения характера насыщения. По предоставленным данным обводненность составила 97% при суточном дебите 1,5 т/сут и, независимо от результатов исследования, планировалось переходить к эксплуатации верхнего интервала. Измерение проводилось с шагом 1м. Полученные значения УЭС по ЭКОС-31-7М значительно расходились со значениями УЭС по БК и ИК в коллекторах, что подтверждало априорную информацию об их обводненности, и практически совпадали в глинистых пропластках. Форма кривой ЭКОС-31-7М хорошо коррелировалась с кривыми этих методов. Измерения были проведены по адаптированной методике на 19 точках с применением автоматического и ручного режима измерений. Погрешность и среднее время измерения на точке в диапазоне значений УЭС от 28 до 80 Ом·м не превысили 4% и 100 сек, соответственно.



^ Рис. 4. Сопоставление результатов измерения аппаратурой ЭКОС-31-7 и ЭКОС-31-7М с кривым БК (RT) и ИК (RI) в скважине 4-ХХ Карамай, (КНР).

Аппаратурой ЭКОС-31-7 измерения были проведены также на 19 точках. В интервалах глинистых пропластков полученные значения УЭС совпадают со значениями сопротивления, полученными аппаратурой ЭКОС-31-7М и данными измерений в открытом стволе. В коллекторах имеется значительный разброс значений, что затрудняет интерпретацию данных. По БК сопротивление в этих пластах находится в диапазоне от 110 до 450 Ом·м, а предел диапазона измеряемых значений для технологии ЭКОС-31-7 не превышает 100 Ом·м, поэтому УЭС со значениями 110, 150, 170, 200 и даже 1000 Ом·м можно считать случайными. Погрешность измерения не более 40 %. Среднее время измерения на точке аппаратурой ЭКОС-31-7 составило 210 сек. Определение характера насыщения описанного интервала по технологии ЭКОС-31-7М однозначно и более достоверно, а точность и скорость измерения значительно выше, чем по технологии ЭКОС-31-7.

^ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенный автором анализ результатов определения УЭС, характера насыщения коллекторов и положения контактов между пластовыми флюидами по технологии ЭКОС-31-7 показал удовлетворительный результат в разрезах с сопротивлением до 100 Ом·м при температуре до 95°С и давлении до 60 МПа, что ограничивает ее применение в условиях с более высокими значениями указанных параметров.

2. На основании аналитических и экспериментальных исследований обоснованы направления совершенствования технологии ЭКОС-31-7, а также возможность создания новой технологии электрического каротажа через стальную колонну с существенно расширенными технико-технологическими возможностями и областью применения.

3. На основе технологических, методических и программных разработок создана технология ЭКОС-31-7М, включающая в себя модернизированный гидропривод скважинного прибора, усовершенствованное программное обеспечение, телеметрическую систему и методику исследований. При этом обеспечивается расширение диапазона измерений удельного электрического сопротивления пород до 200 Ом·м, повышение термостойкости (до 125°С) и точности измерений (погрешность не более 3,6 %), подтвержденных стендовыми испытаниями.

4. Промысловыми испытаниями технологии ЭКОС-31-7М подтверждена ее работоспособность, выразившаяся в повышении скорости (в 2 раза), точности измерения (более чем в 4 раза), достоверности определения характера насыщения коллекторов в условиях близости критических значений УЭС для воды и углеводородов и повышении надежности всей аппаратуры в целом.

^ Основное содержание диссертации опубликовано:

в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Хвостанцев С.В. Повышение скорости каротажных работ с использованием аппаратуры ЭКОС-31-7 // «Нефтяное хозяйство». - 2010.-№ 6.- С. 106-108.

2. Крючатов Д.Н., Мустафин А.М., Исянгулов Р.У., Хвостанцев С.В. Оценка насыщенности разреза в обсаженных скважинах по данным электрического каротажа // НТВ «Каротажник».- 2009. - №178.- С.30-39.

в других изданиях:

3. Хвостанцев С.В. Совершенствование технологии электрического каротажа обсаженных скважин ЭКОС-31-7 // Тезисы докладов научно-практической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин».- Уфа, НПФ «Геофизика».- 2010.- С.7-15.

4. Хвостанцев С.В. Электрический каротаж в обсаженной скважине // Сборник научных трудов КНИИ РАН. - Выпуск 2.- 2009.- С.297-299.

5. Хвостанцев С.В. Повышение эффективности работ по технологии электрического каротажа через колонну ЭКОС-31-7 // Тезисы докладов секции «В» VIII Конгресса нефтегазопромышленников России.- Уфа, НПФ «Геофизика».- 2009.- С.92-98 .

6. Крючатов Д.Н., Мустафин А.М., Хвостанцев С.В. Опыт внедрения технологии ЭКОС-31-7 для определения флюидонасыщения коллекторов Западной Сибири// Доклад на V Российско – китайском симпозиуме по промысловой геофизике.- Уфа, НПФ «Геофизика».- 2008.-С.188-191.

7. Кривоносов Р.И., Степанов А.С., Хвостанцев С.В. Технология ЭКОС-31-7 электрического каротажа скважины, обсаженной стальной колонной // Методические рекомендации.- Пятигорск, ООО «Геофизика».-2006.- С.21-34.




Скачать 278,75 Kb.
оставить комментарий
Дата30.11.2011
Размер278,75 Kb.
ТипАвтореферат, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

хорошо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх