Контроль за состоянием призабойной зоны пласта на основе анализа аномалий радиоактивности в скважине тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Зимовец, Антон Михайлович

• Зимовец, Антон Михайлович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зимовец, Антон Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ АНОМАЛИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (ОБЗОР РАБОТ).

1. 1 .Радиогеохимические аномалии.

1.1.1. Основные свойства естественных радиоактивных элементов.

1.1.2.Радиоактивные элементы минерального скелета

1.1.3.Радиоактивные элементы пластовых вод и нефтей.

1.1.4. Физико-химические основы возникновения радиогеохимического эффекта.

1.1.5. Задачи, решаемые методом естественной радиоактивности (ГК) при наличии радиогеохимического эффекта 21 Основные выводы по данной работе:

1.2. Аномалии радиоактивности вызванные закачкой меченой (индикаторной) жидкости.

Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ В ПЛАСТЕ И ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ СКВАЖИНЫ.

2.1. Математическое моделирование радиогеохимического эффекта. 53 2.1.1 .Постановка задачи. 53 2.1.2. Численная реализация. 58 2.1.4. Исследование устойчивости схемы.

2.2. Исследование радиогеохимического эффекта в пласте.

2.3. Математическое моделирование закачки изотопов в азимутально-неоднородный по проницаемости пласт.

2.3.1. Исследование формирования полей концентраций изотопов в азимутально- неоднородной по проницаемости пласте.

2.4. Исследование адсорбции радионуклидов в каналах заколонного перетока жидкости.

2.5. Изучение методом Монте-Карло влияния анизотропии распределения изотопов в призабойной зоне скважин на показания азимутального гамма-каротажа.

2.5.1. Организация программы вычислений.

2.5.2. Исследование азимутального распределения гамма- излучения в скважине.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ

ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АНОМАЛИЙ ГАММА-КАРОТАЖА И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Анализ скважинных материалов по радиогеохимическому эффекту.

3.1.1. Методика обработки данных ГИС по выявлению радиогеохимических аномалий.

3.1.2. Алгоритм построения азимуталъно- вертикального профиля приемистости пласта.

3.1.3. Алгоритм оценки дебита заколонного перетока.

3.2. Примеры обработки скважинных материалов и их анализ.

3.2.1.Радиогеохимические аномалии. Нагнетательные скважины.

3.2.2. Анализ добывающих скважин

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Контроль за состоянием призабойной зоны пласта на основе анализа аномалий радиоактивности в скважине»

Актуальность темы. Состояние призабойной зоны пласта (ПЗП) оказывает существенное влияние на «добывные» возможности скважины. В процессе эксплуатации скважины по разным причинам происходит ухудшение фильтрационных характеристик ПЗП как в добывающих, так и в нагнетательных скважинах. Одной из основных задач нефтедобычи является поддержание ПЗП в состоянии, позволяющем достаточно полно использовать потенциальные возможности пласта по отдаче и приемистости. Поэтому всегда существует необходимость диагностирования состояния призабойной зоны пласта, и эта задача актуальна.

Практика показывает, что фильтрационные характеристики пласта могут значительно различаться по периметру скважины, а это, в свою очередь, приводит к неоднородному профилю приемистости и отдачи в азимутально-радиальном направлении. Возможность определения этого явления важна для обоснования систем разработки, геолого-гидродинамического моделирования, подсчета запасов и т.д.

Обзор работ в области диагностики состояния пласта и скважины в процессе их эксплуатации показывает, что для решения этой задачи применяются геофизические и гидродинамические методы. Однако традиционные методы не позволяют характеризовать азимутально-радиальную неоднородность потоков. Интерес здесь представляют измерения естественного гамма-излучения в скважине посредством геофизического гамма-метода.

Известно, что при нагнетании сточной воды в пласт, а также при притоке воды из пласта могут формироваться радиогеохимические аномалии (РГА) — аномалии, связанные с повышением естественной гамма-активности пород относительно первоначальной величины.

Работами отечественных исследователей на основе экспериментальных материалов показана возможность использования этого явления для решения нефтепромысловых задач нефтедобычи. Однако в ряде случаев отсутствует теоретическое обоснование получаемых выводов. Кроме того, исследования азимутального распределения гамма-излучения позволяют расширить область решения нефтепромысловых задач. Появляются новые возможности для определения каналов заколонного движения, преимущественного направления фильтрации жидкости в пласте. Это направление практически не исследовалось и требует дальнейшего изучения.

Целью диссертационной работы является повышение достоверности диагностирования состояния призабойной зоны пласта для обеспечения эффективности разработки нефтяных залежей.

Основные задачи работы:

1. Анализ литературных источников в области изучения состояния призабойной зоны пласта, формирования радиогеохимических аномалий и Практического использования аномалий радиогеохимического эффекта (РГЭ) для решения нефтепромысловых задач.

2. Разработка математической модели переноса радионуклидов в пласте и в каналах заколонного движения в одномерной и двумерной постановках и изучение особенностей формирования полей концентрации изотопов и интенсивности гамма-излучения.

3. Разработка алгоритма определения азимутального профиля приемистости/отдачи пласта по данным гамма-каротажа и количественная оценка величины заколонных перетоков при закачке и отборе жидкости из пласта.

4. Разработка методики определения преимущественного направления фильтрации флюида в пласте.

Методы решения поставленных задач. Теоретические, лабораторные, экспериментальные и промысловые исследования, численное моделирование и расчеты на ПЭВМ, анализ публикаций отечественных и зарубежных ученых, обобщение и анализ результатов опытно-методических работ на скважинах, лабораторных экспериментов и промысловых данных.

Достоверность полученных результатов обусловлена корректным применением уравнений механики сплошных сред, численных методов, качественным сопоставлением полученных результатов с промысловыми данными и данными других авторов, обобщением и анализом большого количества промысловых материалов.

Научная новизна:

1. Установлено, что однозначная связь повышения величины гамма-аномалии радиогеохимического эффекта и объема закачанной / отобранной пластовой жидкости наблюдается на этапе нарастания концентрации изотопа на выходе из пласта в добывающих скважинах после прорыва закачиваемой жидкости, а в нагнетательных скважинах - до насыщения адсорбированными изотопами призабойной зоны пласта в процессе нагнетания жидкости. В безразмерных поровых объемах это время составляет от 1,2 до 8,0.

2. Разработан алгоритм определения азимутального профиля приемистости/отдачи пласта по данным гамма-каротажа и количественной оценки величины заколонных перетоков.

3. Разработана методика определения преимущественного направления фильтрации жидкости в пласте в условиях проявления радиогеохимического эффекта.

На защиту выносятся:

3.1. математическая модель фильтрации радиоактивного вещества в пласте с учетом азимутальной неоднородности проницаемости в призабойной зоне пласта;

3.2. алгоритм определения азимутального профиля приемистости / отдачи по данным гамма-метода;

3.3. методика определения преимущественного направления фильтрации жидкости в пласте.

Практическая ценность работы

Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы нефтедобывающими предприятиями при планировании мероприятий по обработке призабойной зоны пласта, геофизическими предприятиями для совершенствования технологии радиометрических исследований при выявлении источников обводнения скважин, построения профиля приемистости / отдачи, диагностики состояния призабойной зоны скважины, определения преимущественного направления фильтрации, оценки интенсивности заколонных перетоков. Разработанные алгоритмы используются в системе «ПРАЙМ» для оценки состояния призабойной зоны скважин в АНК «Башнефть», ОАО «Татнефть», ОАО «Газпром» и т.д.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

- студенческой научно-практической конференции по физике (Уфа, 2007);

- научной конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» в рамках VII Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2007);

- 14 Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-14) (Уфа, 2008);

- научно-практической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» в рамках XVI международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии - 2008» (Уфа, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 69 наименований. Она содержит 160 страниц машинописного текста, в том числе 91 рисунок, 6 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Зимовец, Антон Михайлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная работа и полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработаны математические модели для изучения закономерностей формирования радиоактивности в пласте и призабойной зоне скважины при радиогеохимическом эффекте и закачке короткоживущего изотопа.

2. На основании теоретических исследований и анализа промысловых данных установлены основные закономерности проявления радиогеохимической аномалии:

• Установлено, что линейная зависимость величины аномалии РГЭ от объема закачанной жидкости наблюдается на этапе накопления изотопов в призабойной зоне скважины. Время, в течение которого наблюдается линейная связь показаний гамма-каротажа от объема закачиваемой жидкости зависит от геолого- физических параметров пласта, и для каждого конкретного случая должна быть просчитана отдельно. В среднем для рассмотренных выше условий это время лежит в пределах от 100 до 7000 суток, в безразмерных поровых объемах это время составляет от 1.2 до 8.

• Показано, что азимутальные измерения интенсивности гамма-излучения позволяют определить преимущественное направление фильтрации флюида в пласте. Максимальные показания на диаграмме азимутального гамма- каротажа связаны с этим направлением. Для измерения азимутального распределения гамма-излучения в скважине предлагается использовать гамма-цементомер СГДТ-100 в пассивном режиме, т.е.без источника гамма-излучения.

3. Показано, что измерения азимутального гамма-излучения позволяют повысить достоверность по определению интервалов и каналов заколонного перетока жидкости в осложненных для интерпретации условиях (например, при отсутствии геотермы в зумпфе скважины, заколонного перетока сверху).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зимовец, Антон Михайлович, 2008 год

1. Алишаев М.Г., Розенберг М.Д., Теслюк Е.В. Неизотермическая фильтрация при разработке нефтяных месторождений/ Под ред. Г.Г. Вахитова-М.: Недра, 1985, 271 с.

2. Алексеев В.В., Готтих Р.П., Воробьева В.А. Закономерности в распределении радиоактивных элементов и естественного гамма-поля нефтегазоносных областей. М.: Недра, 1968, 245 с.

3. А.с.201556 (СССР), МПК Н 05 кл.21, 30/04. Способ разделения нефтеносных и обводненных от закачки пластов/ М.Х.Хуснуллин. Заявлено 17.03.64. №888451/26-25.Опубл.8.09.67.- Бюл.изобр.1967, №18, с.2.

4. Амиян В.А. Возможность образования эмульсии в призабойной зоне: Новости нефтяной техники. //Нефтепромысловое дело. М.:ГОСИНТИ, 1959. -№ 121. - С.18-21.

5. Амелин И.Д., Андриянов Р.С., Гиматудинов Ш.К. и др. Эксплуатация и технология разработки нефтяных и газовых месторождений. -М.: Недра, 1978, 282 с.

6. Беляев Б.М. Состояние и пути совершенствования обработки пласта пороховыми газами. //Сб. Прострелочно-взрывные работы в глубоких скважинах. М.: ВНИИгеофизика, 1959.

7. Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика. -М.: Недра, 1993.-408 с.

8. Бедриковецкий П.Г. Вытеснение нефти оторочками растворов активных примесей. // ДАН СССР, 1982.

9. Вахитов Г .Г., Кузнецов О.Л., Симкин Э.М. Термодинамика призабойной зоны нефтяного пласта. -М.:Недра, 1978.- 216 с.

10. Валиуллин Р.А., Рамазанов А.Ш. Термические исследования при компрессорном освоении скважин. -Уфа: Изд -во Башкир, ун -та, 1992.

11. Венделыитейн Б.Ю., Резванов Р. А. Геофизические методы определения параметров нефтегазоносных коллекторов.М.:Недра, 1978.-318 с.

12. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта.-М.: Недра, 1982.-308 с.

13. Гаттенбергер Ю.П., Дудаев С.М. Особенности проявления радиогеохимических эффектов при разработке нефтяного месторождения Узень.// Тр.ВНИИ. 1989.Вып. 107.С.32-42.

14. Дахнов В.Н. Геофизические методы изучения нефтегазоносных коллекторов. —М.:Недра, 1975.- 344 с.

15. Демидович Б.П. Численные методы анализа. -М.: Наука, 1967.-285 с.

16. Дияшев И.Р. Кандидатская диссертация «Моделирование процессов фильтрации с химическими реакциями и межфазным массообменом», Бугульма, 1994.

17. Данилова Е.А., Чернокожев Д. А. Применение компьютерной технологии экспресс-анализа и интерпретации результатов трассерных исследований определения качества выработки нефтяных пластов. //Нефтегазовое дело, 2007, http://www.ogbus.ru

18. Дворкин В.И. Использование радиогеохимического метода в нагнетательных скважинах для контроля за выработкой запасов нефти. //Каротажник №111-112, 2003, С. 179-196.

19. Дудаев С.М., Наумов В.Г. Возможности использования радиогеохимических эффектов на поздней стадии разработки многопластового нефтяного месторождения Узень.//Каротажник №109, 2003, С.124-137.

20. Дудаев С.М., Магдеев Ш.Ф., Наумов В.Г., др. Применение радиогеохимического метода при исследовании нагнетательных скважин. //Каротажник, №109, 2003, С. 138-147.

21. Дудаев С.М.Определение приемистости и заколонных перетоков жидкости в нагнетательных скважинах месторождения Узень. //Тр.ВНИИ. 1990.Вып. 112.С.91-97.

22. Дворкин В.И. Использование радиогеохимического эффекта в очаге нагнетания для оценки заводненной толщины пласта // Каротажник, № 85. 2001. — С.45 54.

23. Добрынин В.М., Венделыптейн Б.Ю., Резванов Р.А., Африкян А.Н. //Промысловая геофизика. М.:Недра, 1986.-c.342.

24. Долинкина О.П., Колесников М.П., Якушев А.П. Адсорбция радионуклидов при конвективной и диффузионной миграции в дисперсных средах//Инженерно-физический журнал, 1995 г., том 68, №4, стр. 660 677.

25. Использование радиогеохимического эффекта для контроля за заводнением газонефтяных залежей. //Д.В.Пинкензон, М.С.Макаров, И.М.Мустафаев и др.- Разработка нефтяных и газовых месторождений Нижнего Поволжья, 1977, вып.29, С.8-13.

26. Индикаторные исследования с помощью меченной тритием нефти / М.В. Веселов, Ю.С. Шимелевич, М.С. Хозяинов и др. // Нефтяное хозяйство.- 1987-№ 6 -С 27-31.

27. Ипатов А.И., Кременецкий М.И. Геофизический и гидродинамический контроль разработки месторождений углеводородов. РХД, 2005, 780с.

28. Ипатов А.И., Хромецкая И.В. Опыт изучения радиогеохимических эффектов в пластах для контроля «поршневого» вытеснения нефти водой. //Каротажник, №4, 2007. С.31-48.

29. Интерпретация результатов геофизических исследований нефтяных и газовых скважин.// Справочник. Москва: Недра, 1988.

30. Коноплев Ю.В., Кузнецов Г.С., Леонтьев Е.И. и др. Геофизические методы контроля разработки нефтяных месторождений. -М.: Недра, 1986, 221с.

31. Кащавцев В.Е., Гаттенбергер Ю.П., Люшин С.Ф. Предупреждение солеобразования при добыче нефти. -М.:Недра, 1985. 215 с.

32. Крашин И.Н., Мельниковецкий И.М., Водоватова Э.А. Региональное гидрогеологическое моделирование с использованием геофизических данных. -М.: Недра, 1984г.

33. Ларионов В.В. Радиометрия скважин.-М.: Недра 1969г.

34. Ломакин Е.А., Мироненко В.А., Шестаков В.М. Численное моделирование геофильтрации. -М.: Недра 1976г.

35. Люшин С.Ф., Рассказов В.А., Шейх-Али Д.М. и др. Борьба с отложениями парафина при добыче нефти. -М.: Гостоптехиздат, 1961.

36. Мурадян А.В., Хозяинов М.С. Интерпретация данных индикаторного метода для оценки фильтрационных параметров нефтяного пласта //Геология нефти и газа.-1987.-№9. С 54-57.

37. Махмутов Н.Р., Галлямов И.М., Сыртланов А.Ш. и др. Интенсификация притока нефти путем термопенокислотного воздействия на призабойную зону карбонатного пласта. Уфа: БашНИПИнефть, 1984. -Вып.66. С.222-228.

38. Насыров Н.У."Некоторые задачи тепло- и массопереноса с фазовыми переходами при воздействии электромагнитного поля на нетрадиционные углеводороды". Уфа-1992г.

39. Орлинский Б.М. Контроль за разработкой залежей нефти геофизическими методами. -М.: Недра, 1977, 239с.

40. О природе радиевых аномалий в водах зон водонефтяных контактов/Ф.А.Алексеев, Р.П.Готтих, Е.С.Глотова и др.- Геохимия, 1977, №12, С. 1852-1861.

41. Определение нефтенасыщенности пласта и пргнозирование доли нефти в извлекаемой жидкости/М.Х.Хуснуллин, С.П.Пусовойт, Н.А.Первушина и др.- Нефтяное хозяйство, 1982, №6, С.42-45.

42. Определение параметров выработки продуктивных пластов при произвольной солености пластовых вод. /М.Х.Хуснуллин, И.Р.Ведерников, Р.Х.Муслимов и др.- Нефтяное хозйство, 1986, №7,С.30-34.

43. Полежаев В.И., Пасконов В.М., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и масоопереноса. -М.: Наука 1984г.

44. Патент №95113360/03. Способ выявления водоносных и нефтеносных пластов во вскрытой скважиной продуктивном коллекторе, 1997.

45. Рыженко В.Н. Скорость растворения минералов. Геохимия 1991г.

46. Рассохин Г.В., Леонтьев И.А. и др.Контроль за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений. -М.: Недра, 1979, 272с.

47. РД 39-4-957-83 Методическое руководство по применению радонового индикаторного метода для определения технического состояния скважин и выделения проницаемости пластов.

48. Султанов С.А. Контроль за заводнением нефтяных пластов. М.: Недра, 1975.-233 с.

49. Самарский А.А. Введение в численные методы.- М.: Наука 1987г

50. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Проектирование разработки / Ш.К. Гиматудинов, Ю.П. Борисов, М.Д. Розенберг и др.- М.: Недра 1983.

51. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005611373 Программный комплекс «ИНДИКАТОР» для гидродинамического моделирования фильтрации меченых жидкостей и интерпретации данных индикаторных исследований, 2005.

52. Соколовский Э.В., Соловьев Г.Б., Тренчиков Ю.И. Индикаторные методы изучения нефтегазоносных пластов. — М.: Недра, 1986. 157 с.

53. Санитарные правила СП 2.6.1.758-99, нормы радиационной безопасности (НРБ-99).

54. СанПиН 2.6.6.1169-02 Обеспечение радиационной безопасности при обращении с производственными отходами с повышенным содержанием природных радионуклидов на объектах нефтегазового комплекса РФ».

55. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: 1966г.

56. Федоров К.М. Нестационарная фильтрация при наличии химических реакций с пористой средой. Механика жидкости и газа №1 1987г.

57. Фертл В.Х. Спектрометрия естественного гамма- излучения в скважине//Нефть,газ и нефтехимия за рубежом. 1983.

58. Хозяинов М.С., Чернокожев Д.А. Компьютерное моделирование фильтрации меченой жидкости с целью уточнения геологической модели эксплуатируемого нефтяного пласта // Каротажник № 3-4 (116-117). - 2004. - С. 293-294.

59. Хуснуллин М.Х. Радиогеохимический эффект в промысловой геофизике.// Обзорн.информ.Сер.Геология,геофизика и разработка нефтяных местрождений.М.1988.

60. Хуснуллин М.Х. Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов. М: Недра, 1989. — 190 с.

61. Чернокожев Д. А. Комплексная интерпретация результатов индикаторных (трассерных) исследований фильтрационных потоков в межскважинном пространстве нефтяных месторождений.

62. Чекалюк Э.Б. Термодинамика нефтяного пласта. -М.: Недра, 1965.

63. Bloch S/ Origin of Radium-Rich Brines-a Hypothesis. Oklahoma, Geological Notes, 1979,vol.39,pp.l77-182.

64. Fertl W.H. Gamma Ray Spectral Logging: A New Evaluation Frontier. Part VII- Application in Workovers|Recompletions.World Oil, 1983,vol.l97,No 6, pp.85-88.

65. King R.L., Bradley R.W. Gamma Ray Log Finds Bypassed Oil Zones in Six Texas Oil Fields. OGT, 1977,April 4, pp.92-97.

66. Salich H. Gamma Ray Profiles in Barinas Well Workover. -Bol.Assoc.Venez., Geol.Miner.Petrol., 1978,vol.20, No 1-3,pp.62-72.