авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Методика каротажа сейсмоакустической эмиссии для оценки параметров флюидонасыщенности коллектора в процессах эксплуатации нефтяных месторождений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Стародубцев Алексей Алексеевич

МЕТОДИКА КАРОТАЖА СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТИ КОЛЛЕКТОРА В ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность: 25.00.10 « Геофизика, геофизические методы поисков

полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

геолого-минералогических наук

Екатеринбург – 2008

Работа выполнена на кафедре геоинформатики ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» и в лаборатории промысловой геофизики Института геофизики УрО РАН.

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

Иголкина Галина Валентиновна

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Сапожников Вадим Михайлович

кандидат геолого-минералогических наук,

Рыльков Сергей Александрович

Ведущая организация - Институт горного дела Уральского отделения

Российской академии наук

Защита состоится «23» декабря 2008 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу:620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 (III уч. корпус, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан « ___ » ___________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Б. Макаров

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Большинство месторождений нефти и газа, эксплуатируемых на данный момент, находятся в завершающей стадии разработки, которая характеризуется широким применением системы поддержания пластового давления (ППД). В связи с этим остро встает проблема обводнения продукции как пластовыми, так и закачиваемыми водами. Как правило, закачка производится пресными водами с минерализацией менее 15 г/л, поэтому развивающееся обводнение не может быть четко отслежено традиционными методами промыслово-геофизического контроля скважин, применяемыми для определения характера насыщенности пластов коллекторов.

В таких условиях разработка альтернативных методов исследования, нацеленных на выявление источников обводнения, и определение характера насыщенности пласта, основанных на принципиально других физических принципах и явлениях, является перспективным направлением.

Интерес в этом плане, представляет такое явление, как эмиссионная активность многокомпонентной гетерофазной пористой флюидонасыщенной геологической среды. Сейсмоакустическая эмиссия (САЭ) является проявлением метастабильного состояния вещества в недрах Земли и обладает чрезвычайно высокой чувствительностью к внешним воздействиям.

В ходе выполнения работ по контролируемому акустическому воздействию на пласт–коллектор было установлено, что направление изменения сейсмоакустической активности в пласте после внешнего акустического воздействия однозначно связано с характером его флюидонасыщенности. В пласте-коллекторе с преобладающим количеством углеводородов наблюдается положительный эмиссионный отклик, а в коллекторе с преобладающим количеством воды – отрицательный [1]. В полностью обводненном коллекторе или вне его эмиссионного отклика нет. Данный эффект был впервые зарегистрирован и описан коллективом НПФ Интенсоник Дрягиным В.В., Шаркеевым В.В., Иголкиной Г.В. Однако следует отметить сложность регистрации и выделения эффекта вызванной САЭ, соответственно, создание методики активного каротажа сейсмоакустической эмиссии, использующей данный эффект и базирующейся на принципе: каротаж – акустическое воздействие – каротаж (КВК), представляется актуальной задачей.

Цель работы. Создание эффективной методики проведения каротажа, включающей в себя необходимый комплекс измерений в цикле каротаж – воздействие – каротаж, а так же алгоритма интерпретации для решения задачи выделения нефтенасыщенных коллекторов и определения источников обводнения.

Основные задачи исследований:

  • Анализ явления естественной сейсмоакустической эмиссии в различных геологических средах.
  • Создание методики каротажа САЭ для решения задач оценки параметров флюидонасыщенности коллектора и выделения источников обводнения в скважине.
  • Разработка алгоритма интерпретации полученных исходных материалов.
  • Апробация созданной методики каротажа и алгоритма интерпретации данных на месторождениях углеводородов, с целью подтверждения эффективности методики.

Основные защищаемые положения:

    1. Разработанная методика измерения сигналов сейсмоакустической эмиссии в скважине, позволяет при минимально возможном времени измерений фиксировать эффект эмиссионного отклика после акустического воздействия, в цикле каротаж – воздействие – каротаж.
    2. Предложенный алгоритм и технология интерпретации исходных сигналов САЭ, обеспечивает получение информации о характере флюидонасыщенности исследуемого пласта.
    3. Возможность прогноза параметров обводнения водами с низкой минерализацией коллекторов по предлагаемой методике, подтверждена на примере работ по Сибирскому и другим месторождениям углеводородов.

Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить ряд новых результатов:

        • Предложен алгоритм регистрации, обеспечивающий оптимальные параметры записи для получения информации об активности среды в виде вызванной САЭ.
        • Разработана схема интерпретации полученного материала, включающая в себя полный цикл работ от расчета исходных кривых, характеризующих энергетическое распределение отклика среды по глубине, до оформления результатов в формате производственных организаций.
        • Получены новые данные об источниках обводнения скважин пресными водами из системы поддержания пластового давления на Сибирском месторождении углеводородов.
        • Рассмотрен один из возможных механизмов реакции среды на акустическое воздействие, основанный на модели дискретной среды с трением.

Практическая значимость. Предложенная автором методика исследования позволяет решать актуальные задачи определения характера насыщенности пластов – коллекторов, выделения водо–нефтяного контакта, проведения контролируемого акустического воздействия, в эксплуатационных обсаженных скважинах, когда существует ограничение на применяемость стандартных методов исследования. Решения, описанные в диссертации, позволяют оптимизировать время, затраченное на проведение работ, и тем самым сократить общее время остановки скважины на геофизические исследования.

Результаты диссертации, а именно методика проведения исследований и алгоритм интерпретации материалов были использованы при создании методики исследования и утверждены Технологическим регламентом по проведению работ методом каротажа сейсмоакустической эмиссии в ЗАО «ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ» в 2005 году.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 работы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Отдельные части работы докладывались и обсуждались на Уральской молодежной школе по геофизике (Пермь, Екатеринбург, 2004, 2005 гг.), на Горно-промышленной декаде УГГГА (Екатеринбург, 2003, 2004 гг.), на Вторых научных чтениях Ю.П. Булашевича (Екатеринбург, 2003 г.), на Четвертой Международной Конференции – конкурсе молодых ученых и специалистов «Геофизика – 2003» (г. Санкт-Петербург), на Международной конференции «Фундаментальные проблемы разработки нефтегазовых месторождений добычи и транспортировки углеводородного сырья» (Москва, 2004 г.), на чтениях Федынского (Москва, 2005 г.), на международной конференции EAGE67 (Мадрид, 2005 г.).

Исходные материалы и личный вклад автора.

Работа выполнена на кафедре геоинформатики Уральского государственного горного университета и лаборатории промысловой геофизики Института геофизики УрО РАН и базируется на материалах, полученных автором в период обучения в магистратуре УГГГА и аспирантуре ИГ УрО РАН. В течение всего периода исследований, начиная с 2002 года, автор принимал активное участие в разработке основ методики и полевых работах. Все представленные в работе фактические материалы получены при непосредственном участии автора. Дальнейшая интерпретация полученных материалов и их анализ также осуществлялись при активном участии автора. Пользуясь случаем, автор выражает свою признательность за предоставленные материалы и неоценимую помощь в апробации работы научному консультанту директору ООО НПФ «Интенсоник» к.т.н. Вениамину Викторовичу Дрягину и всем коллегам по работе, а именно Шаркееву В.В., Свалову В. В., Дрягину А. В. Автор выражает благодарность д.г.-м.н., зав.кафедрой геоинформатики Уральского государственного горного университета Владимиру Борисовичу Писецкому за оказанную поддержку и помощь в написании этой работы.

Особую благодарность автор выражает научному руководителю д.г.-м.н., зав. лабораторией промысловой геофизики Галине Валентиновне Иголкиной.

Структура и объем работы:

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и приложений на 150 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении сформулированы цели и предмет исследований, показана актуальность темы, определены цели и основные задачи работы.

Глава 1. Общие теоретические основы явления сейсмоакустической эмиссии (САЭ)

Данная глава посвящена общим теоретическим основам явления сейсмоакустической эмиссии (АЭ), рассмотрены два возможных её вида –естественная и наведенная.

Естественная акустическая эмиссия представляет со­бой явление излучения упругих волн, возникаю­щее в результате необратимых или частично об­ратимых изменений структуры твердых тел под влиянием внешних и внутренних факторов раз­личной физической природы. В 1928 году была опубликована работа А.Ф. Иоффе, посвященная механическим свойст­вам кристаллов, которая может быть принята за начало отсчета акустоэмиссионных исследований геоматериалов. В то же время акустическая эмиссия в сложно построенной гетерогенной среде может быть вызвана различными факторами - упругим импульсом, который провоцирует явление проскальзывания на контакте блоков и приводит к обогащению высокими частотами возникающих упругих колебаний, вибросейсмическим воздействием с земной поверхности, основанным на излучении и переизлучении упругой энергии в широком диапазоне частот. Первые исследования вызванной акустической эмиссии в добывающих и нагнетательных скважинах были проведены коллективом НПФ «Интенсоник» под руководством Дрягина В.В. В качестве основы использовался программно - аппаратный комплекс для проведения акустического воздействия, доработанный системой регистрации.

Экспериментальные работы проведенные на Быстринском месторождении углеводородов, в ряде эксплуатационных и нагнетательных скважин показали, что эмиссия может быть вызвана акустическим воздействием. Обнаружено, что после акустического воздействия на околоскважинное пространство происходит изменение уровня САЭ. При этом установлено, что, несмотря на то, что залежи нефти и газа изначально обладают аномально высоким уровнем сейсмоакустических шумов, динамика вторичного излучения преобладает над фоном и развивается в двух противоположных направлениях: в случае нефтенасыщенного коллектора вторичное излучение увеличивается, а в случае водонасыщенного – уменьшается. Именно эта физическая особенность вторичного излучения и легла в основу разработанной методики исследования характера насыщенности пласта и селективного воздействия на пласт силовым акустическим полем.

 Спектры сигналов САЭ до и после АВ в скважине №1125 с водонасыщенным-0

Рис. 1. Спектры сигналов САЭ до и после АВ в скважине №1125 с водонасыщенным коллектором: а) – фрагмент сигнала САЭ до АВ; б) – фрагмент сигнала САЭ после АВ; в) разность спектров сигналов после АВ;

Рассмотрим данный эффект на примере двух участков пласта АС7 Быстринского месторождения, отстоящих друг от друга примерно на 10 км. Для скважины № 1125, дающей приток воды из исследуемого интервала, сигналы САЭ до и после акустического воздействия, а также разность спектров приведены на рис 1. В скважине № 1964 того же месторождения тот же пласт уже нефтенасыщен. На рис.2. приведены результаты замеров САЭ во временной области и разность спектров. На данной скважине увеличение сигнала САЭ после АВ происходит во всем интервале продуктивного пласта, причем вклад в полную энергию сигнала и в его изменение, как и на предыдущей скважине, вносят, главным образом, высокочастотные составляющие спектра от 1 до 7 кГц.

 Рис 2. Спектры сигналов САЭ до и после АВ в скважине №1964 с нефтенасыщенным-1

Рис 2. Спектры сигналов САЭ до и после АВ в скважине №1964 с нефтенасыщенным коллектором. Пример записи сигнала САЭ в середине продуктивного пласта на глубине 2064,5м. См. обозначения к рисунку 1

Исходные спектры сигналов САЭ, измеренные в этих двух скважинах одного и того же пласта, отражают его характерные особенности. В то же время динамика амплитуды сигналов после акустического воздействия имеет противоположное направление, причем величина этого изменения составляет существенное значение. Для скважины № 1125 с водонасыщенным коллектором разница в изменении полного интеграла энергии САЭ для указанной глубины составляет в сторону уменьшения в 4,4 раза относительно фонового значения, а в скважине № 1964 с нефтенасыщенным коллектором эти изменения происходят в сторону увеличения энергии САЭ в 1,96 раза для указанной глубины.

Таким образом, показано, что данное явление может быть положено в основу нового метода исследования скважин для решения задач дифференциации коллекторов по насыщенности.

Глава 2. Программноаппаратный комплекс каротажа cейсмоакустическойэмиссии и акустического воздействия - ААВ-40

Программно – аппаратный комплекс разработан в ООО НПФ «Интенсоник», отдельные технические решения защищены патентами РФ [Дрягин В.В. Патент №2187636 от 21.02.2000]. Программно-аппаратный комплекс ААВ-400 предназначен для регистрации сигналов сейсмоакустической эмиссии и восстановления проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта путем возбуждения в ней мощного акустического поля. Аппаратура ААВ-400 содержит источник акустического излучения, генератор высокочастотного напряжения, приемник и усилитель сигналов акустической эмиссии в скважинном приборе, блок питания, счетчик положения скорости скважинного прибора и программные средства сбора и обработки сигналов геоакустический эмиссии прискважинного пространства пласта. Скважинный прибор состоит из высокочастотного генератора с электроакустическим излучателем и датчика акустической эмиссии с предварительным усилителем.

В состав аппаратно–программного комплекса ААВ-400 входят два программных продукта: «Интенграф» и «Waver», разработанные в НПФ Интенсоник.

Программа регистрации и обработки сигналов сейсмоакустической эмиссии «Интенграф» решает следующие задачи:

  • Управление входными устройствами вычислителя и регистрации сигналов САЭ, поступающих из скважинного прибора по одному или двум каналам;
  • Отображение сигналов САЭ во временной и частотной области;
  • Построение и отображение спектрограммы САЭ (каротажной спектрограммы) для исследуемого интервала глубин;
  • Сохранение информации о САЭ по интервалам записи в файлах и директориях;
  • Интегральная обработка спектров сигналов САЭ по полосам частотного диапазона;
  • Построение каротажных диаграмм обработанных сигналов САЭ по выполненному разрезу в виде волнового интеграла полной энергии САЭ в заданном интервале частот.

Программа просмотра и редактирования сигналов сейсмоакустической эмиссии во временной области «WAVER» предназначена для визуализации, анализа и редактирования сигналов сейсмоакустической эмиссии во временной области.

Глава 3. Методика работ по методу каротажа сейсмоакустической эмиссии (КСАЭ)

Каротаж сейсмоакустической эмиссии решает две основные задачи – задача оперативного контроля акустического воздействия и задача определения характера насыщенности пласта – коллектора.

3.1.Оперативный контроль процесса акустического воздействия

Практика проведения акустического воздействия (АВ) на пласт показывает, что в процессе проведения АВ может возникнуть отрицательный эффект – повышение обводненности извлекаемого флюида. Это является следствием того, что в процессе акустического воздействия происходит изменение многих физических свойств коллектора, в частности проницаемости. И если не учитывать динамически изменяемое распределение вода–нефть, то, увеличивая проницаемость в зоне водонасыщенного коллектора, можно получить увеличение процентного содержания воды в извлекаемом флюиде. Такая ситуация является следствием отсутствия контроля непосредственно за процессом акустического воздействия. Для осуществления такого контроля предлагается разбить процесс акустического воздействия на два этапа (рис. 3): - предварительная оценка насыщенности прискважинного пространства в интервале глубин, намеченном на акустическое воздействие, в остановленной скважине; - акустическое воздействие с проведением оперативной оценки его результатов и необходимой корректировкой, в работающей скважине;

Рис. 3. Схема проведения контролируемого акустического воздействия

Предварительная оценка насыщенности прискважинного пространства включает в себя привязку прибора по глубине, регистрацию фоновых сигналов сейсмоакустической эмиссии, повторяющуюся два раза для расчета погрешности, оценочное – кратковременное акустическое воздействие и запись сигналов сейсмоакустической эмиссии после АВ с целью определения характера насыщенности и выявления наличия воды в интервале.

Оперативная обработка сигналов САЭ на этом этапе включает расчет спектрограммы сигнала по глубине и построение кривых энергии САЭ в полном частотном диапазоне. По результатам обработки выделяют интервалы положительной и отрицательной динамики САЭ, приуроченной к интервалу перфорации, и выбирают точки воздействия в интервалах положительной динамики.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.