В настоящее время существует несколько типов нефтяных и газовых скважин, среди которых выделяют: опорные варианты (при их бурении изучается геологическое строение и гидрогеологические условия залегания толщи породы, а также комплексы отложений, благоприятные для накопления полезных ископаемых), параметрические (позволяют проводить детальные исследования разреза), структурные (необходимы для более тщательного изучения результатов 2-х предыдущих видов бурения и подготовки проекта на данное месторождение).
Кроме того, существуют поисковые газовые скважины, которые выполняют для открытия новых залежей газа и нефти, разведочные (требуются для определения контуров уже найденного месторождения и составления проекта на его разработку). Также выделяют эксплуатационные скважины (оценочные, нагнетательные, наблюдательные, специальные), с помощью которых добываются полезные ископаемые на разведанном и готовом к работе месторождении. Исследование газоконденсатных скважин проводится по специальным методикам.
Динамическое исследование
Газодинамические исследования скважин предполагают измерения различного вида давления, в том числе забойного. Эта операция проводится с помощью глубинного манометра или путем определения давления на поверхности, в межтрубном пространстве (если есть уверенность, что все пространство заполнено газом).
Изменение забойных давлений для объектов, оборудованных насосами центробежного типа, выполняют с помощью суфлера. Если в газовых скважинах обнаружена вода, то исследования проводят только посредством глубинных манометров с учетом количества минеральной породы и жидкости, выносимой скважиной в разных режимах работы. В ходе исследования чаще всего регистрируются данные с установленным шагом по глубине, что позволяет установить равномерное или неравномерное распределение фаз вещества в объеме объекта.
Исследования скважин, кроме того, включают в себя измерения пластового давления. Его выполняют на объектах добывающего и пьезометрического (наблюдательного) типа для определения состояния разработки объекта добычи полезных ископаемых. Кроме того, такие измерения проводят на разведочных газовых скважинах, где нужно установить первоначальные характеристики найденного объема полезных ископаемых. Параметры регистрируются с требуемым интервалом по глубинам или с использованием датчиков скорости/положения, что дает конечный результат в виде определения различных фаз по стволу скважин.
Пластовое давление газовых скважин определяют, как правило, после остановки работ. Если разработка неглубокая, то используются небольшие манометры на 0,2-0,3 м, которые опускают в межтрубное пространство. В данном случае скважинное устье оформляют специальной планшайбой (эксцентричной), а на низы компрессорно-насосных труб устанавливают отклонительные фонари. На глубоких скважинах те же операции выполняют с применением лифтовых манометров, имеющих многосуточный ход для часовых механизмов. Их вывешивают на прием у насосов.
Комплексное изучение
Газодинамические исследования могут проводиться комплексно, в том числе при стационарном и нестационарном режиме для фильтрации. Изучение стационарного варианта базируется на соотношении установившихся устьевых (забойных) уровней давления и дебитах полезного ископаемого в разных режимах. При его проведении можно определить:
- как зависит дебит газодобычи от давления на устье разработки и депрессий на пласт;
- каковы коэффициенты фильтрационного сопротивления;
- сколько из газовых скважин выносится твердых и жидких примесей в разных режимах операций;
- каков коэффициент для гидравлического сопротивления для той или иной трубы;
- каков коэффициент для фильтрационного сопротивления;
- как меняется устьевое и забойное давления, температура при изменении дебита скважины;
- как разрушается призабойная зона, как накапливаются частицы в жидком и твердом виде при их выносе и др.
При исследовании газовых скважин по такой методике применяются 2 класса оборудования: глубинные комплексы, с помощью которых проводят измерения в самом забое и по стволам, и устьевое оборудование. Последнее включает в себя измерители расхода газа (шайбные), измерители критического тока газа (диафрагменные), дифманометры, мобильные установки для проведения лабораторных работ и др.
Исследования газовых скважин при нестационарном варианте фильтрации базируются на снятии данных, построении кривых и обработки результатов для нижеприведенных показателей:
- Изменение забойного давления (его нарастание) после остановки работы скважины (КВД).
- Нормализация давлений и дебита после запуска газовых скважин (КСД).
- Изменения в дебите и давлениях при работе скважины.
- Перераспределение давлений при одинаковом уровне дебита.
- Перераспределение дебита при одинаковом уровне забойного давления.
- Изменение давлений в исследуемой скважине после запуска/остановки возмущающей скважины (так называемая прослушка).
Нестационарные исследования газовых скважин позволяют выявить проводимость и проницаемость для зоны около забоя и отдаленных участков, пористость, неоднородные пласты породы (в том числе «экраны»), пластовые давления, общую картину работы газовых скважин.
Выявление состава
Помимо вышеуказанных исследовательских манипуляций, в отношении газовых скважин осуществляются еще и газоконденсатные исследования (в комплексе).
Они могут выполняться как на промысле, так и в условиях лаборатории. На объекте определение состава проходит в стационарном режиме (может быть 1 или несколько). В их ходе устанавливают, из каких газов состоит смесь в пласте, в какой фазе она находится еще до начала операций. На основании этих данных можно с высокой вероятностью спрогнозировать, как будет вести себя смесь в дальнейшем — в ходе прохождения пути от пласта, через скважину и сепаратор в магистральный газопровод.
Определить компонентный состав пластов газоконденсатных скважин — это весьма важная задача. От ее правильного решения зависит то, как будут определены балансы компонентов, входящие в состав смеси, как нужно готовить смесь к переработке и транспортировке, как ее собирать на газоперерабатывающие предприятия и каков должен быть тип этих предприятий. Кроме того, от газоконденсатного исследования газовых скважин зависит тип защиты металлического и иного оборудования от коррозии и прочих воздействий, меры безопасности работающего на скважине персонала.
Для изучения состава на газовых скважинах отбирают варианты конденсата в виде жидкости и газа, прошедшего сепаратор. Их исследуют на наличие бутанов, этана, пропана. Для стабильных конденсатов берутся пробы на С5 (+). Отобранный материал размещают в установках равновесия (фазового), в лабораторный вариант которых входит более 1 сосуда высокого давления. В одном из них проводят снижение давления по изотермическому типу (устанавливается температура пласта) от уровня в пласте до атмосферных показателей. Так узнают, как будет преобразовываться состав полезных ископаемых в пласте при обеднении залежей. Обычно равновесия фаз рассматривают при температурах от -10°С до +220°С, давлениях — 2-100 МПа.
Имитация процессов
В этом исследовании также делаются поправки на возможный объем жидкости в смеси при дифференциальной и контактной конденсации. Для измерения дифференциального варианта используется 2-ой сосуд высокого давления, куда перегоняют газ из 1-го сосуда, не меняя в нем объема (имитация процесса добычи). Во 2-ом сосуде (сепаратор) поддерживают температурные характеристики и уровень давления, равные промысловым, что позволяет сымитировать промышленные процессы обработки полезного ископаемого.
На установках высокого давления можно определить, как будет выходить продукт газовых скважин при различной температуре и уровнях давления в переработку, какие могут быть потери, какие объемы газа/конденсата в месторождении, какой может быть метод разработки. Лабораторные исследование не могут учесть многих факторов (влияние пористости пород на месторождении, отклонения процесса перехода фаз из одной в другую от состояния равновесия и пр.), поэтому для исследования газовых скважин часто применяют передвижные исследовательские комплексы.
Мобильное оборудование позволяет определить параметры добываемой продукции через исследования проб газа, количества выделяемого конденсата (сырого), выделений газов на поверхность в различных условиях работы объекта. Передвижные установки, устанавливаемые на автоприцепе, бывают нетермостатируемые (дают более высокую производительность) и термостатируемые, обрабатывающие только небольшие объемы добываемого из газовых скважин сырья. На последних, помимо промышленной характеристики месторождения, можно получить изобары и изотермы для конденсации, количество отделяемой от газа жидкости при заданных температурах и давлениях в устье объекта, коэффициенты Джоуля — Томсона.
Исследования газовых скважин часто включает в себя инженерное сопровождение, которое предполагает составление комплекса исследований для того или иного объекта в целях получения достоверной и своевременной информации, позволяющей разрабатывать месторождение оптимальным образом.
