Исследование процесса вытеснения нефти в пласте

Исследование процесса вытеснения нефти в пласте вклю­чает:

1. контроль за перемещением водонефтяного контакта (ВНК) и контуров нефтеносности;
2. контроль за продвижением фронта закачиваемых вод (ФЗВ);
3. определение текущей и остаточной нефтенасыщенности;
4. контроль за перемещением газонефтяного контакта и опре­деление газонасыщенности пласта.

Контроль за перемещением водонефтяного контакта и контуров нефтеносности

Контроль за перемещением ВНК и контуров нефтеносности осуществляется по комплекту следующих данных:

• по кривым электрического каротажа (БКЗ, БК, ИК, ди­электрический каротаж), полученным в контрольных необсажен­ных скважинах и дополнительных скважинах, пробуренных из числа резервных в процессе эксплуатации месторождения;
• по результатам периодических исследований неперфориро­ванных пластов в эксплуатационных и контрольных обсаженных скважинах;
• по материалам промысловых исследований и гидродинами­ческих расчетов: по характеру обводнения соседних эксплуатаци­онных скважин, по сопоставлению их профилей притока во вре­мени, по аналитическим расчетам, произведенным на основе карт-изобар.

Определение текущего положения ВНК в открытом стволе (или скважинах, обсаженных неметаллической колонной) мето­дами электрического каротажа проводится так же, как и определе­ние первоначального ВНК. Методика интерпретации данных элек­трического каротажа принципиально не отличается от обычной, изложенной в соответствующих инструкциях и руководствах.

Основными методами контроля за положением ВНК в обса­женных скважинах являются методы нейтронного каротажа.

Возможности нейтронного каротажа по разделению нефтеносной и обводненной частей пласта определяются объемным содержанием хлора в обводненной части пласта (т. е. минерализацией воды и пористостью пласта), а также минерализацией свя­занной воды в нефтеносной части пласта. Наиболее благоприят­ными для применения нейтронного каротажа являются условия, при которых минерализация воды, вытесняющей нефть, и пористость пласта высокие, а минерализация связанной и обводняющей пласт воды одинаковы.

В условиях низкой минерализации пластовых вод, т. е. при эквивалентном содержании NaCl 0,3-2% объема породы (содер­жание NaCl в воде 15-100 г/л при k_п=20%), контроль за положе­нием ВНК возможен по результатам высокоточных определений декремента затухания плотности нейтроновпо ИННК. В таких условиях минимальное различие в величинах для полностью нефтеносного и водоносного пластов при их неизменных свойствах по пористости и литологии составляет 8-10%. Точность определе­ния величин декремента затухания с современной аппаратурой ? 2%. Влияние вариаций свойств пластов (их литологии, в первую очередь глинистости и пористости) на величину декремента затуханияпревышает влияние изменения харак­тера насыщения пласта. Поэтому для оценки характера насыще­ния пласта по однократным исследования ИННК необходимо рас­полагать методикой определения глинистости и пористости (напри­мер, по данным гамма- и нейтронного каротажа) для типичных продуктивных коллекторов исследуемой залежи.

Пример

Определение положения ВНК в случае, когда пласт достаточно однороден по пористости и литологии и пластовые воды имеют высокую минерализацию, воз­можно методами ИННК, НГК и ННК-Т. Положение водонефтяного контакта надежно определяется по всем диаграммам на основании качественной интерпретации: на диаграммах НГК — по началу уменьшения показания, на диаграммах ННК-Т и ИННК на любой задержке — по началу увеличения показаний.

Контроль за продвижением фронта закачиваемых вод

При внутриконтурном заводнении необходимо осуществлять контроль за продвижением фронта закачиваемых вод. Для реше­ния этой задачи применяются тот же комплекс методов и мето­дика исследований, что и при контроле за продвижением ВНК.

Методика интерпретации результатов исследований должна учитывать основные закономерности продвижения закачиваемых вод:

а) в однородном пласте с хорошей вертикальной проницае­мостью наблюдается опережающее обводнение в подошвенной ча­сти и отставание в кровельной за счет проявления гравитацион­ных сил;

б) в неоднородном по проницаемости пласте опережающее об­воднение наблюдается по наиболее проницаемым прослоям;

в) по мере продвижения закачиваемых вод по нефтяному пла­сту происходит увеличение их минерализации за счет экстракции солей из нефти, в результате чего на фронте вытеснения образу­ется вал минерализованных вод, в которых содержание солей в ряде случаев выше, чем в реликтовых водах.

Из первых двух закономерностей вытекает, что в подошвенной части пласта, сложенной коллекторами с лучшими фильтрацион­ными свойствами, нужно ожидать значительного опережающего продвижения фронта закачиваемых вод по сравнению с остальной частью пласта. Напротив, в кровельной части пласта, сложенной коллекторами с пониженной проницаемостью, после прохождения фронта закачиваемых вод и длительной промывки пласта может остаться нефть. Отсюда следует, что для повышения надежности интерпретации необходимо предварительно классифицировать по роды-коллекторы по фильтрационным свойствам и учитывать по­ложение исследуемого пропластка относительно границ пласта.

Из третьей закономерности вытекает, что вытеснение нефти закачиваемой водой сопровождается сложным процессом изме­нения хлоросодержания пласта. Этот процесс может быть разбит на следующие этапы;

• начальный этап, когда нефть в пласте еще неподвижна и остаточная вода опреснена в прискважинной зоне фильтратом про­мывочной жидкости (в случае вскрытия пласта на пресной промы­вочной жидкости;
• этап однофазного движения нефти ? содержание хлора в прискважинной части пласта увеличивается за счет солевого об­мена между движущейся нефтью и неподвижной остаточной во­дой;
• этап уменьшения нефтенасыщенности за счет опережающей
  капиллярной пропитки содержание хлора в пласте достигает
  максимума и может превзойти его содержание в водоносной части
  пласта;
• начальный этап обводнения ? содержание хлора начинает уменьшаться до уровня минерализации остаточной воды;
• этап обводнения закачиваемой водой ? в зависимости от со­отношения минерализации закачиваемой и остаточной воды со­держание хлора в пласте или постепенно стабилизируется, если их минерализации близки или будет уменьшаться при меньшей минерализации закачиваемых вод;
• конечный этап ? содержание нефти в пласте достигает пре­дельной величины остаточной нефтеиасыщенности, а минерали­зация воды в пласте, включая связанную воду, становится равной минерализации закачиваемой.

Кривая изменения декремента затухания плотности нейтро­нов в процессе выработки нефтяного пласта повторяет по форме кривую изменения содержания хлора в пласте и поэтому служит характеристикой, по которой можно судить об этапах процесса вытеснения нефти водой.

Пример

Количественная оценка коэффициента текущей и остаточной нефтенасыщенности

Количественная оценка текущей и остаточной нефтенасыщенности разрабатываемого пласта возможна при условии известной и достаточно высокой минерализации вод, об­водняющих пласт.

В открытом стволе указанная задача решается методами электрического каротажа, методика интерпретации результатов которых не отличается от методики оценки первоначального коэф­фициента нефтенасыщенности.

В обсаженной скважине в настоящее время единственным методом оценки текущей и остаточной нефтенасыщенности является методика ИННК. Оценка нефтенасыщенности по данным ИННК базируется на связи среднего
времени жизни тепловых нейтронов с коллекторскими свойст­вами и нефтенасыщенностью исследуемых пород.

На характер зависимости существенное влияние ока­зывают минерализация пластовой воды, состав минерального ске­лета, глинистость, химический состав нефти. Влияние этих факто­ров должно быть учтено или исключено.

Методика количественной оценки текущей и остаточной нефтенасыщенности применима для песчано-глинистых коллекторов с гранулярной пористостью при разработке залежи в условиях ес­тественного водонапорного режима или с поддержанием пласто­вого давления за счет законтурной или внутриконтурной закачки пресных вод в начальной стадии обводнения, когда минерализация воды, вытесняющей нефть, близка к минерализации пластовой воды. Эффективное использование методики возможно при мине­рализации пластовой воды не менее 150 г/л NaCl и пористости пласта более 15%. Методика количественной оценки нефтенасы­щенности может быть использована для качественной интерпре­тации (выделения нефтенасыщенных и обводняющихся пластов, а также степени их выработки) в условиях пониженной минерализации пластовых вод (30—100 г/л) и изменения пористости и гли­нистости в широких пределах (0,1 <k_п<0,3; 0<С_гл<0,3), когда оценка нефтенасыщенности с абсолютной погрешностью меньше 5%, невозможна.

Оценка начальной нефтенасыщенности производится только в скважинах, пробуренных на растворах с нефтяной основой. При вскрытии пласта на водных растворах в связи с возможным стой­ким опреснением связанной воды в продуктивных пластах оценка начальной нефтенасыщенности по данной методике будет завышен­ной и может использоваться в качестве фоновой или опорной вели­чины, значение которой принимается близкой к 100% (фиктивная нефтенасыщенность).

Методика количественной оценки нефтенасыщенности приме­нима в условиях остановленных скважин при исследовании непер­форированных пластов или перфорированных, когда поступление жидкости из скважины в пласт не наблюдается. В условиях работающей скважины определение нефтенасыщенности возможно, если отсутствуют перетоки флюидов между пластами.

Количественная оценка нефтенасыщенности основана на ис­пользовании опорных пластов с известными максимальными и ми­нимальными значениями нефтенасыщения, что позволяет изба­виться от существенных систематических погрешностей, связанных с различием между истинной и измеряемой величинами времени жизни тепловых нейтронов, а также неточностью знания некоторых параметров пласта.

Контроль за продвижением газонефтяного контакта

Контроль за продвижением газонефтяного контакта (ГНК) осуществляется по следующим данным:

а) в неперфорированном интервале пласта по кривым нейтронных методов НГК ННК-Т, ИННК;

б) в перфорированном интервале пласта по кривым нейтронных методов, по термометрии, по измерениям гамма-плотномером;

в) по промысловым данным.

Основными методами контроля за положением ГНК являются стационарные нейтронные методы: НГК, ННК-Т.

Возможность нейтронного каротажа по разделению нефте­носной и газоносной частей пласта определяется их различием в объемном содержании водорода. Газоносный пласт отличается от нефтеносного (а также и водоносного) меньшим содержанием во­дорода и меньшей плотностью, что приводит к повышению показа­ний НГК и НК-Т при измерениях с зондами, большими инверсион­ного, против газоносной части пласта. По этому признаку осуще­ствляется разделение газоносной и нефтеносной частей пласта и контроль за продвижением ГНК.( Под ГНК в этом случае понимается граница, вышей которой в нефтяном пласте содержится свободный газ в количестве, превышающем чувствитель­ность метода НК (примерно 10-20% при пористости более 20%). Ниже этой границы обычно получают нефть без свободного газа, выше ? нефть с газом).

На диаграммах НК в однородном пласте положение ГНК устанавливается в точке начала роста показаний над уровнем по­казаний в заведомо нефтеносной части пласта. В неоднородном пласте положение ГНК может быть определено по результатам сравнения предыдущего и последующего измерений, если за время между измерениями произошло изменение положения ГНК. Сопо­ставление этих диаграмм позволяет по точке начала увеличения показаний на одной диаграмме относительно другой устанавли­вать положение ГНК как в момент последующего, так и в момент предыдущего измерения. Положение первоначального ГНК опре­деляется в неоднородном пласте по результатам сравнения двух измерений, выполненных после бурения, когда газ оттеснен от за­боя фильтратом промывочной жидкости, и после расформирования зоны проникновения.