Методика построения карт изобар

Расчет пластовых давлений в газовых скважинах.

В газовых скважинах пластовое давление обычно рассчитывают по величинам устьевого давления и плотности газа. При определении пластового давления расчетным путем исходят из условия равновесия столба газа в стволе скважины и избыточного давления на устье с пластовым давлением. Давление на забое остановленной скважины глубиной L определяется по формуле барометрического нивелирования:

Р _L =Р_cт е ^s, (10.4)

где S =0,03415 rL / Z _cp T _cp (10.5)

е – основание натурального логарифма, Р _cт- статическое давление на устье скважины, кгс/см²; r - относительная плотность газа; T _cp - средняя температура газа в интервале между нейтральным слоем земли в данном регионе и расчетной глубиной L, Z _cp – средний коэффициент сверхсжимаемости, который зависит от средних давления и температуры в стволе скважины.

В зависимости от поставленной задачи, для которой определяется пластовое давление, следует выбрать расчетную глубину. Так, например, при подсчете запасов и определении основных показателей разработки газовых и газоконденсатных месторождений необходимо выбрать такую глубину, на которой давление будет среднепластовым. Если в процессе разработки месторождения доказана гидродинамическая связь пластов, как в сеноманских залежах севера Западной Сибири, то иногда выбирается отметка средней плоскости, секущей газонасыщенный объем продуктивного горизонта на две равные по запасам части. Однако для крупных месторождений с большим числом скважин вычисление средней плоскости громоздко и представляет определенную сложность, если залежь разрабатывается с внедрением подошвенных вод. Поэтому в качестве расчетной глубины, как правило, берут глубину середины интервала перфорации или середины газонасыщенного интервала.

Для наклонных скважин глубина, на которой считается давление, должна быть определена с учетом наклона ствола (т.е. на вертикаль) по следующей формуле:

L _В =L·cosa,(10.6)

где L – общая длина ствола скважины; a - угол наклона ствола скважины.

На большинстве газовых месторождений карта изобар, т.е. карта равных пластовых давлений, служащая одним из основных материалов для анализа разработки месторождения строится по результатам ежеквартальных измерений давления по площади залежи. В связи с этим важно отметить, что для достоверного построения карты замеры должны проводиться в одно время. Если же давления по скважинам измерялись в значительный промежуток времени, то их необходимо привести к единой дате.

Приведение пластовых давлений по скважинам на дату построения карты изобар проще всего (для ориентировочных расчетов) осуществлять графическим методом, сущность которого заключается в следующем. Все замеры пластовых давлений на различные даты наносят в виде точек на график (рис. 10.1).

По полученным точкам (диаграмме «мушиных» точек) строят усреднённую (хронологическую) кривую падения давления. Затем, полагая, что указанный средний темп падения давления характеризует всю залежь и, следуя этому темпу, приближенно определяют давление на искомую дату в любой скважине. Например, требуется определить давление в скв. 1 и 2 на дату составления карты изобар (на январь соответствующего года). В этом случае, проводя из точек, соответствующих давлениям этих скважин, линии, параллельные средней кривой падения давления, находят искомые давления.

Совершенно очевидно, что предлагаемый метод является приближенным. Поэтому давления следует приводить к искомой дате лишь по близким скважинам, не используя для расчетов данные скважин, полученные задолго (например, за шесть месяцев) до даты, на которую приводятся давления для построения карты изобар. При неравномерных замерах пластовых давлений по скважинам и сосредоточении фактических данных по отдельным локальными участкам пласта более точные результаты при приведении давлений к одной дате достигаются использованием индивидуальных кривых изменения пластовых давлений по скважинам. Метод приведения давлений на искомую дату по индивидуальным кривым отдельных скважин аналогичен вышеизложенному методу.

Рассмотрим особенности построения карт изобар более детально.

Исходными данными для построения карты изобар служат план расположения скважин и значения пластовых давлений в каждой скважине. При этом для кустов скважин берется среднее давление по всем скважинам.

Построение карты изобар - это процесс определения положения изолиний равных давлений (изобар) на плане.

Процедура построения карты состоит из следующих операций: 1) на плане расположения скважин возле каждой из них надписываются значения определенных по ним приведенных пластовых давлений; 2) устанавливается интервал давлений, через который на карте будут проводиться изобары; 3) соседние скважины на плане попарно соединяются вспомогательными прямыми линиями, и на находят положение точек, через которые должны проходить изобары; 4) точки с одинаковыми значениями давлений соединяются плавными, не пересекающимися между собой линиями (рис.10.2).

Выбор интервала между изобарами определяется разницей между максимальным и минимальным значениями давлений по скважинам объекта и желаемой степенью детальности карты. Обычно выбирают интервал 0,1; 0,2, 0,5 или 1 МПа*.

При построении карты необходимо также определить расположение участков с минимальными и максимальными значениями, не проводить интерполяцию между скважинами, расположенными с разных сторон от вероятных линий перегиба. Проведение изолиний следует начинать с участков, наиболее полно освещенных скважинами с наличием значений. Конфигурация изобар на прилегающих слабоосвещенных участках должна подчиняться (проходить параллельно) изолиниям, проведенным по большому количеству точек наблюдения; соединения точек с одноименными отметками следует выполнять плавными линиями без резких изгибов.

Для правильной интерполяции давлений между скважинами, в которых оно замерено, необходимо знать закономерности изменения давления в данном направлении. Эти закономерности определяются свойствами пласта, его фациальной изменчивостью, системой расположения скважин и другими факторами, которые обычно известны. Поэтому, как правило, обычно проводят линейную интерполяцию давлений. При этом, соединив две скважины прямой линией, предполагают, что вдоль нее давление изменяется линейно (в этом суть метода линейной интерполяции). Далее определяют общее изменение давления d p между скважинами, расстояние между ними на плане (отрезок l) и перепад давления, приходящийся на единицу этого отрезка d p / l. При помощи интерполяции находят промежуточные давления, через которые проводят изобары в соответствии с выбранным интервалом давления.

Некоторые исследователи считают более правильным проводить интерполяцию между соседними скважинами при построении карт истинных изобар по логарифмическому закону. Это связано с тем, что в процессе разработки в пласте отсутствует статическое равновесие и наблюдающиеся в скважинах воронки депрессий имеют форму логарифмической кривой. Однако в каждой из двух соседних скважин имеются воронки депрессий и изменение давлений от одной скважины до другой может происходить по логарифмическому закону лишь до какой-то промежуточной точки между ними («нейтральной точки»), нахождение которой затруднительно. Поэтому часто производится формальная интерполяция между скважинами по логарифмическому закону. Практика интерполяции давлений по логарифмическому закону оказалась весьма трудоемкой и не оправдала себя.

При построении карт необходимо также выдерживать соответствие между точностью карты и количеством и качеством исходной информации. Критерий точности карты в изолиниях - величина сечения между изолиниями.

Пример фактической карты изобар по сеноманской залежи Медвежьего месторождения приведен на рис.10.3.

На современном этапе развития электронно-вычислительных технических средств различные методы и способы построения карт реализованы в программных комплексах.

С помощью карт изобар решают следующие задачи контроля за разработкой (рис.10.4):

- рассчитывают среднее пластовое давление как средневзвешенное по залежи. Для этого вычисляют площади между каждыми двумя смежными изобарами. Сумма произведений этих площадей на среднее давление между ними определяет среднее давление по залежи;

- производя расчет давлений по картам изобар, кроме среднего пластового давления для всей залежи полезно вычислить средние давления для различных зон пласта: зоны отбора, периферийной части залежи и др.

- находят нейтральную линию, или линию минимальных давлений. Определив положение нейтральной линии, можно делать самостоятельный анализ разработки для участков по ту и другую сторону от нейтральной линии, так как перетоки жидкости через нейтральную линию будут минимальными и каждый из участков, которые она разделяет, можно анализировать как самостоятельный объект разработки;

– линии, нормальные к изобарам, - линии тока позволяют определить основное направление фильтрации флюидов по любому участку залежи;

– рассчитывают величину градиента пластового давления как отношение перепада давления D p, между двумя точками залежи к расстоянию между этими точками. При ухудшении коллекторских свойств пласта для поддержания фильтрации флюида по пласту необходимо создание больших градиентов давлений;

– сравнительный анализ карт изобар, составленных на ряд смежных дат, позволяет выявить зоны залежи, слабо реагирующие на изменения режима закачки и отбора, что может быть связано с наличием геологических экранов - зон выклинивания или замещения продуктивных пород, а также наличием микросбросов. Выявив такие зоны по площади объекта разработки, можно внести коррективы в технологические схемы и проекты разработки с целью улучшения степени выработки запасов.

Рис.10.3. Медвежье месторождение. Карта изобар.