Определение проницаемости пласта в полевых условиях (DST)

Sigra определяет природные характеристики угольных пластов, измеряя проницаемость и давление содержащихся в пласте флюидов. Обычно такие испытания проводятся в разведочных скважинах диаметром HQ (96 мм) и более. Наиболее удовлетворительные результаты получают при откачке флюида из угольного пласта, а не методом накачки.

Объясняется это тем, что в процессе испытаний используется пластовый флюид с известной вязкостью и температурой. Можно проводить испытания и методом накачки, но при этом нередко происходит резкая потеря диаметра скважины так как частички глины в буровом растворе закупоривают кливажные трещины вокруг ствола скважины. Чаще всего такой вид исследований осуществляется пластоиспытателем (испытателем пласта/ ИП), спускаемым на тросе буровой установки. Из бурильной колонны удаляется часть жидкости, после чего нужный интервал герметизи105 руется. По истечении какого-то времени давление стабилизируется, задвижку/клапан между испытуемым интервалом и бурильной колонной открывают, обеспечивая приток флюида. Спустя некоторое время задвижку/клапан закрывают, что обуславливает нарастание давления. В некоторых случаях эту последовательность действий могут повторять с целью получить достоверные характеристики пласта.

Поскольку угольные пласты значительно разнятся по своим характеристикам, параметры испытания следует подбирать индивидуально для каждого пласта. Важно иметь возможность отслеживать реакцию пласта и регулировать соответственно вводные параметры в ходе исследования. Наземная аппаратура Sigra позволяют наблюдать протекание процесса как в цифровом формате, так и в виде графиков. Как правило, в графическом виде отображаются итоговые показатели, производные времени Агарвала и кривые Хорнера.

Благодаря возможности наблюдать эти графики в режиме реального времени и использованию собственного оборудования, Sigra получает достоверные результаты испытаний, при условии что на испытуемом интервале горного массива можно установить паркеры, тем самым надежно его загерметизировав. Система DST (ИП), созданная компанией Sigra — это мобильный модуль (например, автоприцеп) с комплектом оборудования на борту для регистрации данных, аппаратура для контроля и управления и скважинные инструменты. Инструменты, спускаемые непосредственно в скважину, могут быть двух типов.

Sigra DST Trailer
Sigra DST Trailer

Первый из них предназначен для спуска в скважину диаметром HQ или HRQ на тросе через бурильную колонну. Таким инструментом можно проводить исследование промежуточных интервалов скважины или её призабойной части, в зависимости от того, используется ли нижний паркер и наращиваемые буровые штанги. Область применения — скважины диаметром до 105 мм.

Преимущество этого типа инструмента: его можно быстро спустить в скважину, для чего нет необходимости поднимать всю бурильную колонну. Соответственно, есть возможность исследовать неустойчивые участки скважины выше испытуемого интервала.

Второй типа инструмента крепится к нижней части бурильной колонны вместо керноприёмной трубы. Его также можно использовать для исследования промежуточных интервалов скважины или её призабойной части. В этом варианте насадка крепится винтовым соединением к забойной части бурильной колонны. Пакерные трубки и линии коммуникаций спускаются на тросе в скважину внутри бурильной трубы где они подсоединяются к инструменту. Инструмент позволяет, не поднимая колонну, проводить многократные испытания при условии, что величина исследуемых интервалов одинакова. Для прокачки флюида в буровой колонне перед началом испытаний в инструментах обоего типа может использоваться сжатый воздух или азот.

В обоих типах инструментов имеется распределитель, который регулирует баланс флюида в исследуемом интервале и внутренней частью бурильной колонны. После установки паркеров этот распределитель приводится в действие за счет вертикального перемещения колонны. Тензодатчики контролируют давление в исследуемом интервале, над распределителем в бурильной колонне и в паркерах. Наддув паркеров осуществляется либо водой насосами, установленными на поверхности, либо сжатым воздухом от компрессора, если паркеры установлены на небольшой глубине. Пакерные трубки и линии коммуникаций фиксируют на спускаемом тросе буровой установки (например, приматывая их изолентой). В верхней части бурильной колонны устанавливается снубер (амортизатор), перекрывающий пространство вокруг трубок и тросов на случай выброса из скважины во время спуска-подъема инструмента.

Поверх нее устанавливается уплотнение для герметизации тросов в процессе эксплуатации. В комплект оборудования мобильного модуля (на автоприцепе) входит регулятор давления воздуха, который подается компрессором для понижения уровня воды в бурильной колонне. Здесь же установлены датчики минимального и максимального расхода воздуха, поступающего из бурильной колонны, а также система регулировки давления/интенсивности потока воды, нагнетаемой в колонну. При использовании инструмента первого типа колонна опускается в скважину до нужной отметки, инструмент спускается через уплотнение, снубер и колонну, и выходит через дно керноотборника. Если используется инструмент второго типа, он крепится к нижней части бурильной колонны и таким образом опускается в скважину. Для вытеснения воды из бурильной колонны используется сжатый воздух. Его давление поддерживается на таком уровне, чтобы не допустить выброс воздуха из забойной части колонны в пространство скважины.

Устанавливаются паркеры, бурильную колонну спускают, клапан-распределитель перекрывается, сжатый воздух стравливается. После этого клапан можно снова открыть, обеспечивая переток флюида из испытуемого интервала породного массива в бурильную колонну. Приток воды можно отслеживать по показаниям тензодатчика, установленного внутри колонны: поток вытесняемого воздуха и иного выделяющегося газа можно замерить расходомерами. Поток газа можно определить как разность между притоком воды в бурильную колонну и оттоком газа из колонны. Согласно процедуре проведения испытания, колонна заполняется, давление внутри и снаружи инструмента выравнивается, пакеры опорожняются, верхняя заглушка открывается. После этого инструмент 1-го типа можно извлечь через колонну, а если это инструмент 2-го типа, на поверхность понимается электронный модуль. И в том, и в другом случае противовыбросовая защита обеспечивается с помощью снубера.

Длительности испытания

Определение проницаемости занимает столько времени, сколько требуется для конкретного резервуара/пласта. Если не довести испытание до полного его завершения, дальнейший анализ результатов теряет смысл. В случаях, когда проницаемость высока, испытание может завершиться за несколько часов. При средних и низких значениях проницаемости откачка нередко длится сутки. Если проницаемость крайне низкая, испытания могут затянуться на двое суток. Не исключительны случаи, когда испытания DST (ИП) длятся и дольше.

Анализ

В основе анализа лежит скорость притока и кривая Хорнера, на этапе стабилизации. Стабилизация определяется как постоянная величина графика производной давления относительно производной времени Агарвала. Анализ обычно проводится на основе одной фазы, обычно это жидкость (водой), но также может быть газ. Можно также проводить анализ смешанных фазовых потоков с точки зрения проницаемости для каждой отдельной фазы. В дополнение к проницаемости оценивается пластовое давление и описывается потеря диаметра скважины. Потеря диаметра скважины оценивается в терминах скин-фактора и истинного радиуса ствола скважины. Также рассчитывается средний истинный радиус для всего исследования. Он основан на фактическом времени точек, используемых при определении угла наклона графика Хорнера, и представляет собой средний радиус, при котором изменения давления между этими точками могут считаться действующими. Sigra при необходимости может проводить более детальный анализ поведения на ранней стадии затухания, чтобы определить истинные характеристики напряжений и проницаемости пласта, в частности для углей.

Оборудование DST доставляется на площадку на автоприцепе или в подвесном контейнере. Здесь размещается электроника, катушки, насосы и расходомеры, необходимые для работы. На случай отказа паркеров в комплект также входит снубер (амортизатор), чтобы перекрыть бурильную колонну. Подвесной контейнер можно транспортировать вертолетом.

Sigra Drill Stem Test (DST) Full Test Plot
Sigra Drill Stem Test (DST) Full Test Plot
Plot of Derivative Pressure with Respect to Agarwal Time Plot
Plot of Derivative Pressure with Respect to Agarwal Time Plot
Horner Plot
Horner Plot

Добавить комментарий