МОНИТОРИНГ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

Чтобы узнать, каковы эксплуатационные характеристики продуктивного пласта или водоносного горизонта, необходимо непрерывно контролировать изменения пластового давления в процессе эксплуатации. Давление служит подтверждением фактических запасов на месте залегания и дает информацию о характеристиках продуктивного пласта, например, о его границах и сжимаемости запасов.

В нефтегазовой отрасли традиционно было принято периодически приостанавливать скважины и оценивать пластовое давление на основе характеристики восстановления. При добыче грунтовых вод во всех случаях, когда это было возможно, использовались открытые наблюдательные скважины. В угольных пластах-коллекторах приостанавливать скважину для определения информативного пластового давления за объективно необходимый срок или без ущерба для эксплуатационных характеристик невозможно. По этой причине необходимо использовать отдельные наблюдательные скважины. Зачастую такими являются скважины, пробуренные для отбора керна.

Если требуется несколько уровней мониторинга в одной скважине, возможны следующие варианты:

  • Зоны, набитые гравием, оснащенные датчиками между зацементированными участками
  • Системы с несколькими пакерами, которые могут быть установлены в обсаженных скважинах и скважинах с перфорируемой колонной
  • Полностью зацементированные скважины с датчиками, установленными в цементе на трубе или колоннах обсадных труб.

Традиционный подход, применяемый в гидрогеологии и строительстве гражданских, промышленных и инженерных сооружений, заключался в использовании зон, набитых песком и гравием, содержащих датчики и загерметизированных в этом промежутке бентонитовой глиной и цементным раствором. Проблема таких вариантов монтажа заключается во времени, которое требуется для выполнения монтажных работ. По этой причине произошел переход на датчики, цементируемые в скважине, поэтому стало возможным завершить операцию быстрее. Однако для успешной эксплуатации этой системы необходимо выполнять монтаж надлежащим образом, особенно в части обеспечения связи между датчиком и пластом.

«Sigra» может выполнить монтаж этих систем и дополнительно имеет в своем распоряжении несколько других вариантов.

Один из них обеспечивает возможность измерения давления в скважинах, бурение которых осуществляется в подземных условиях в любом направлении. Это полезно при добыче и грунтовых вод, и газа из угольных пластов.

ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПАКЕРОВ

Системы одинарных пакеров

Использование одинарного пакера и датчика для контроля давления в основании скважины – полезный вариант краткосрочных измерений. Если система должна быть стационарной, то обычно желательно ее зацементировать на кровле пакера.

Системы с несколькими пакерами для контроля продуктивных пластов через зацементированные обсадные трубы

Иногда самым удобным решением является контроль давлений в обсаженном, зацементированном и перфорированном защитном кожухе. Это вероятнее всего относится к случаю, когда скважина предназначена для введения в эксплуатацию в будущем, но в первом примере может использоваться для контроля.

В этом случае «Sigra» может осуществить поставку системы из нескольких пакеров и датчиков, которая может быть смонтирована в скважине. Эта возможно благодаря тому, что компания «Sigra» сама изготавливает пакеры и электронную аппаратуру.

Контроль водоносных горизонтов с помощью продавливания цементом и пакера высокого уровня

«Sigra» получила запрос на поставку системы контроля давления на водоносном горизонте глубиной 1600 м за период времени продолжительностью в несколько декад, при этом требовалось гарантировать точность измерений водного напора до 20 мм за тот же период времени. Это равнозначно гарантированной точности в 12 частей на миллион. Поскольку предполагалось, что давление в водоносном горизонте относительно неизменно, было выработано следующее решение. Согласно этому решению капиллярную трубку с трубой большего размера в верхней части присоединили к трубе для цементного раствора (бетонолитная труба) и скважину зацементировали. Затем с помощью метода продавливания цементом зону между концом капиллярной трубки и водоносным горизонтом прочистили закачкой воды и дали время для схватывания цемента. Затем систему можно было протестировать на связанность между водоносным горизонтом и наконечником капиллярной трубки путем закачки небольшого количества воды и наблюдения за падением давления. После этого пакер небольшого диаметра с точным датчиком низкого давления можно было спускать ниже уровня поверхности воды в трубе и настраивать на непрерывный мониторинг.

Пакер и датчик из этой системы можно демонтировать в случае выхода из строя или для повторной калибровки.

Эта система проста, но надежна.

Системы стационарных цементируемых датчиков с использованием вытеснения цементным раствором

«Sigra» предлагает услуги по непрерывному мониторингу продуктивных пластов с гарантированной связанностью между датчиком и продуктивным пластом с использованием собственного запатентованного процесса.

Для этого датчики спускают в скважину на трубе или колонне обсадных труб с собственными подсоединенными кабельными линиями связи или оптоволоконными линиями. Датчик подсоединен к небольшой камере, снабженной фильтром между нею и скважиной, и предохранительным клапаном, соединяющим ее с узкой трубой, выведенной на поверхность. Система предусматривает следующее:

  • Спуск датчиков, кабелей и НКТ в скважину на трубе или колонне обсадных труб.
  • Заполнение узкой трубы флюидом с поверхности и нагнетание в ней давления для прочистки фильтра
  • Цементирование скважины
  • Закачка большего количества флюида через узкую трубу, чтобы удостовериться, что фильтр не засорен, и чтобы вытеснить цементный раствор из области вокруг фильтра
  • Ожидание схватывания цементного раствора, и затем закачка большего количества флюида и наблюдение по датчику за снижением давления, связанным с утечкой.

Этот процесс обеспечивает работу и соединение датчика с пластом.

«Sigra» установила до десяти датчиков в скважины путем цементирования и может констатировать, что этот метод решает проблемы потери проницаемости в цементном растворе и неопределенности в отношении связанности между датчиком и пластом.

 

ПОДЗЕМНЫЙ КОНТРОЛЬ ДАВЛЕНИЯ ФЛЮИДА

Периодически возникает необходимость измерять давление флюида в шахте или в туннеле под землей. Причиной проведения таких работ является, как правило, выявление потребности в дренировании рудника с удалением воды или газа или проверка эффективности такого дренирования.

Для этой цели «Sigra» применяет, как правило, два вида систем. Первая предусматривает использование одного или нескольких пакеров, а вторая заключается в цементировании (заливке жидким цементным раствором) скважины и применении методов вытеснения (продавливания) цементом для соединения капиллярных трубок с устьем скважины. Затем их можно соединять с измерительными датчиками давления или манометрами. Также могут применяться аналогичные способы, приспособленные под шурфы и кондукторные части стволов скважины, а также под направленные вниз наклонные скважины.

На рис. 1 изображена система с несколькими пакерами, используемая для контроля давления на разных участках скважины, в то время как на рис. 2 показана система с применением цементирования (заливки раствором).

На рис. 3 представлен типичный пример применения таких систем, где центральная скважина в угольном пласте оснащена системой датчиков давления, например, по рис. 1 или рис. 2, и снабжена четырьмя вспомогательными (фланговыми) скважинами, пробуренными параллельно центральной, для дренирования.

Рис. 1. Многопозиционная пакерная система для контроля давления в скважине.

Рис. 2. Многоточечная система цементируемых датчиков давления для скважины.

Рис. 3. Типичный пример применения многоточечной системы датчиков давления для мониторинга дренирования.