Влияние хранения Wellbore и влияние кожи на пристройку кривой упадка

Введение

Анализ кривой убывания (DCA) остается одним из наиболее широко используемых инструментов для прогнозирования производительности нефтяных и газовых скважин. Его простота - соответствие исторических темпов добычи математическим тенденциям снижения - делает его привлекательным для оценки запасов и оптимизации производства. Однако точность DCA часто скомпрометирована двумя распространенными явлениями: хранение скважин и эффект кожи. Эти механизмы около скважины вносят искажения в ранние производственные данные, которые, если не учитывать, приводят к смещенным параметрам снижения и ненадежным прогнозам. В этой статье рассматривается физика хранения скважин и кожи, количественно оценивается их влияние на фитинг кривой убывания и представлены надежные методы для включения этих эффектов в практический анализ. Понимая эти явления, инженеры могут выйти за рамки упрощенной фитинга кривой и достичь более реалистичных прогнозов производства.

Понимание Wellbore хранилища

Физический механизм

Хранение скважины относится к способности объема скважины хранить и высвобождать жидкости при изменении давления в скважине. Когда скважина открывается для протекания после периода затвора (или при первоначальном производстве), скважина действует как дополнительная емкость. Начальная скорость, измеренная на поверхности, не является исключительно скоростью образования; вместо этого она включает вклад жидкостей, разжимающихся или расширяющихся в скважине. Для нефтяных скважин в хранении преобладает сжимаемость жидкости, в то время как для газовых скважин эффект усиливается расширением и конденсацией газа. Результатом является характерный «горб» или задержка в раннем тренде снижения, где кажущаяся скорость снижения намного ниже, чем истинное снижение резервуара.

Влияние на поведение переходного давления

При анализе переходного давления скважинное хранилище проявляется в виде линии единичной прогиба на участке производного давления log-log в начале испытания. Этот период с преобладанием ствола сохраняется до стабилизации массы скважины, после чего начинается радиальный поток. Продолжительность этого периода зависит от объема скважины, сжимаемости жидкости и скорости потока. Для DCA это означает, что первые часы или дни производственных данных загрязнены эффектами хранения. Если эти ранние данные включены в стандартную посадку Arps или Duong, расчетный показатель снижения (b) и начальная скорость снижения (Di) будут искажены. Например, значение b, которое появляется > 1 (гиперболическое снижение), может фактически быть артефактом хранения, а не истинным поведением резервуара.

Признание снижения, доминируемого хранением

Практический способ идентификации скважинного хранения в производственных данных - это график скорости против кумулятивного производства по лог-логовой шкале. Ранние данные часто показывают наклон примерно 1 (наклон единицы) при наличии хранилища, что указывает на то, что скважина производит в основном из скважинных жидкостей. По мере истощения хранилища наклон изменяется, чтобы отразить поток резервуара. Кроме того, производственный индекс (скорость / (снижение давления)) будет искусственно высоким во время хранения. Аналитики должны регулярно проверять ранние данные для этих сигнатур перед установкой кривых снижения.

Эффект кожи

Положительная и отрицательная кожа

Эффект кожи представляет собой безразмерный параметр, который количественно определяет дополнительное падение давления (или усиление) непосредственно вокруг скважины по сравнению с идеальным предположением о радиальном потоке. Положительная кожа (S > 0) указывает на зону пониженной проницаемости - обычно из-за вторжения буровой грязи, повреждения цемента, уплотнения от перфорации или миграции штрафов. Это дополнительное сопротивление снижает эффективность потока и покручивает кривую снижения в раннем переходном периоде. И наоборот, отрицательная кожа (S < 0) возникает из методов стимуляции, таких как гидравлический разрыв, подкисление или несбалансированное бурение, создавая область повышенной проницаемости, которая уравновешивает снижение и улучшает производительность.

Причины и диагностика

Общие причины положительной кожи включают: (а) инвазию фильтрата грязи, которая создает фильтрующий торт с низкой проницаемостью, (б) плотность перфорации или закупорку мусора, (в) уплотнение образования вокруг скважины и (г) масштабирование или осаждение парафина. Отрицательная кожа часто является результатом эффективного размещения пропанта в процедурах переломов, глубокого растворения кислоты или естественных переломов, пересекающих скважину. Диагностика обычно сочетает в себе переходный анализ давления (для оценки фактора кожи от наращивания или просадочных тестов) с изображениями скважины, производственным лесозаготовкой и химией жидкости. Подписи на участке производной Бурде включают горб для положительной кожи (с хранением) или падение для отрицательной кожи. В DCA кожа проявляется как аномалия в раннем-промежуточном снижении: положительная кожа ускоряет снижение временно, в то время как отрицательная кожа задерживает его.

Влияние на эффективность потока

Эффективность потока (FE) определяется как отношение фактического индекса производительности к идеальному (без кожи) индексу производительности. Кожа +10 может снизить FE до менее чем 50%, что означает, что скважина производит половину скорости, ожидаемой от одних только свойств резервуара. Кривые снижения от поврежденной скважины будут демонстрировать более крутое первоначальное снижение, чем прогнозировало бы истощение резервуара. Если этот эффект не будет разделен, прогноз будет переоценивать срочность вмешательства скважины и может искажать окончательное восстановление резервуара. Стимулированные скважины (отрицательная кожа) демонстрируют мягкое первоначальное снижение, которое может быть ошибочно принято за большую площадь дренажа или сильную поддержку водоносного горизонта, что приводит к чрезмерно оптимистичным запасам. Поэтому важно включить кожу в модели снижения.

Комбинированный эффект при снижении кривой фитинга

Искажения в данных раннего времени

Хранение скважины и кожи сосуществуют почти в каждом испытании скважины. Хранение доминирует над самыми ранними данными (часто первые несколько минут до часов), в то время как кожа может сохраняться в течение переходного периода потока. Вместе они создают сложную подпись раннего времени, которая маскирует истинное снижение резервуара. Например, поврежденный колодец с большим хранением покажет начальный период единичной полосы (хранение), затем резкое падение, поскольку эффект кожи уменьшает скорость, и, наконец, постепенный переход к снижению, в котором доминирует резервуар. Наивное подгонка гиперболической кривой Arps к этим составным данным заставляет модель соответствовать скоплению хранения и кожи, что дает большой показатель b и ранний уровень снижения, который не репрезентативный. Результатом является прогноз, который предсказывает раннее высокое производство, а затем чрезмерно быстрое снижение, пропуская плато, которое произошло бы, если бы кожа была удалена.

Последствия для прогнозирования

Точная подгонка кривой убывания требует изоляции периода потока резервуара от почти стволовых эффектов. Если проигнорировать предполагаемое окончательное восстановление (EUR) может быть отложено на 20-50% или более. Для нетрадиционных резервуаров, где кривые упадка уже крутые, эти ошибки усугубляются. Типичная ошибка заключается в проецировании высокой начальной скорости убывания (Di) из ранних данных, затем уменьшить b до соответствия поздним данным - это приводит к «изгибающему» гиперболическому, который недооценивает производство в позднем возрасте. Включение хранения и кожи корректирует это, позволяя ранним данным интерпретироваться как переходный поток к конечно-проводниковому разрыву (или поврежденной зоне), а не как реальное истощение резервуара. Это приводит к более реалистичным значениям b (обычно 0,5-1,5 для горизонтальных скважин) и стабильным оценкам Di.

Распространенные неверные толкования

Одно из распространенных заблуждений заключается в том, что одно только хранилище скважин вызывает уплощение, наблюдаемое в начале производства из гидравлически сломанных скважин. На самом деле, раннее плато представляет собой комбинацию очистки от переломов, двухфазного потока и хранения. Другая ошибка заключается в том, чтобы полностью списать резкое снижение на истощение резервуара, когда на самом деле оно возникает из положительной кожи, которая может быть исправлена стимуляцией. Неправильное толкование сигнала кожи может привести к преждевременным (и дорогостоящим) переработкам. Практики DCA всегда должны перекрестно проверять параметры снижения с независимой диагностикой, такой как анализ переходного давления, кумулятивные производственные участки и текущие тенденции давления в донных скважинах, чтобы подтвердить, что модель снижения не обусловлена хранением или артефактами кожи.

Методологии учета

Модифицированные модели снижения

Несколько модифицированных моделей снижения были разработаны для явного включения в них стволового хранилища и кожи. Простейший подход заключается в усечении данных раннего времени до окончания эффектов хранения. Этот метод «сдвига во времени» использует время для достижения радиального потока (оцениваемого из испытаний на переходное давление) для отбрасывания периода с преобладанием давления. Более сложным методом является модель Arps с «вариабельной скоростью», которая рассматривает раннюю скорость как свертку производительности хранилища и резервуара. Другим мощным инструментом является уравнение «модифицированная гиперболика с хранением», где дополнительный термин учитывает емкость хранилища. Например, соотношение скорости и времени может быть записано как:

q(t) = qi * (1 + b * Di * t)-1/b +storage * e-αt

где второй термин моделирует экспоненциальный распад хранилища. Это позволяет сопоставить ранний горб при сохранении истинного гиперболического снижения вклада резервуара. Такие модели требуют нелинейной регрессии, но могут быть реализованы в стандартном программном обеспечении DCA.

Интеграция транзиторного анализа давления

Включающий анализ переходного давления (PTA) является наиболее надежным способом количественной оценки состояния кожи и хранения. PTA предоставляет оценки коэффициента кожного и скважинного хранения (C) из тестов на накопление или просадку. Эти параметры затем могут быть использованы для коррекции производственных данных. Например, «корректированная по коже» скорость рассчитывается с помощью формулы: q, скорректированная = q/(1 + S* (q/ (2πkhΔP/μ)) . Однако для этого требуется знание переходной проницаемости (k) и толщины резервуара (h). Если PTA недоступна, аналитики могут использовать диагностические графики: производная Бурде раскрывает конец хранения (долина после наклона блока) и начало эффекта кожи (горб или падение). Четкая идентификация этих признаков позволяет аналитику выбрать соответствующий сегмент данных для DCA.

История, соответствующая техника

История, соответствующая численным моделям, является золотым стандартом для отделения хранения и кожи от поведения резервуара. При таком подходе модель с одной скважиной или сектором строится с явно определенным объемом скважины и зоной кожи. Модель запускается с историческими скоростями или давлениями, а параметры корректируются до тех пор, пока совпадение не воспроизводит как раннюю сигнатуру хранения / кожи, так и поздний спад. Этот метод обеспечивает не только исправленные параметры снижения, но и понимание эффективности стимуляции или тяжести повреждения. В то время как вычислительно более дорого, сопоставление истории становится все более доступным с современными облачными тренажерами и особенно ценно для высокоценных скважин или полей со сложными историями завершения.

Использование диагностики, такой как производная Бурде

Практический рабочий процесс для обычного DCA начинается с вычисления производной давления Бурде из доступных данных накопления или из истории протекания давления (если измеряется BHP).

Время плато (t]RF) отмечает самое раннее время, когда начинаются данные, подлежащие удалению. Все данные до tRF должны быть исключены или смоделированы отдельно. Многие коммерческие платформы DCA теперь включают возможность непосредственного ввода параметров кожи и хранения, что позволяет программному обеспечению автоматически исправлять данные скорости. Принятие этого подхода, основанного на диагностике, предотвращает многие из неправильной интерпретации, обсуждавшихся ранее.

Практические примеры и тематические исследования

Пример 1: Сланцевая скважина с сланцевой нефтью с очисткой от разрывов

Горизонтальная скважина в Eagle Ford была завершена с 30 фрак-стадиями. Раннее производство (первые 90 дней) показало высокую начальную скорость 1200 ббл/д, за которой последовало резкое снижение до 400 ббл/д к 90 дню. Гиперболическая подгонка Arps с b=1,6 дала 500 000 ббл, что казалось оптимистичным. Анализ нарастания давления через 60 дней выявил коэффициент наращивания кожи -4,2 (указание на стимулированные переломы) и константу хранения скважины 0,15 ббл/пси. После корректировки данных скорости для хранения и отрицательной кожи снижение резервуара показало b=1,1 и 380 000 ббл. Более ранний прогноз переоценил восстановление на 32%, главным образом потому, что горб для хранения/кожи был принят за высокий объем пор, связанных.

Пример 2: Поврежденная скважина с обычными маслами

Вертикальная скважина в высокопроницаемом песчанике (200 мд), первоначально произведенная при 2000 ббл/д, но быстро снизилась до 800 ббл/д за четыре месяца. PTA указала положительную кожу +18 и постоянную хранения 0,02 ббл/пси. При подборе исходных данных экспоненциальное снижение прогнозировало 150 000 ббл. После моделирования кожи с использованием модифицированного Arps (с b=0,5), истинная динамика резервуара показала гораздо более медленное снижение (Di=0,10/месяц вместо 0,30/месяц) и 280 000 ббл. В итоге скважина была подкислена, восстановление кожи почти до нуля, а производство стабилизировалось вблизи скорректированного прогноза. Этот случай показывает, что игнорирование кожи приводит к преждевременному оставлению или упущенному потенциалу.

Пример 3: Газ хорошо с двойным эффектом хранения

Глубокая газовая скважина показала необычный ранний горб, который длился более 30 дней. Стандарт DCA ошибочно назначил b>2 (супергиперболический). Но горб был вызван комбинацией буровой жидкой нагрузки и хранения в корпусе большого диаметра. После удаления первых 45 дней и применения коррекции загрузки жидкости снижение посадки установилось до b=0,9, что согласуется с плотным газовым резервуаром. Неспособность распознать ранние данные, нагруженные хранилищем, значительно переоценила бы газ на месте.

Лучшие практики для точного DCA

Заключение

Хранение скважин и эффект кожи не являются неудобствами, которые следует игнорировать - они являются неотъемлемыми компонентами производственной подписи, которые, при правильном понимании, значительно улучшают точность анализа кривой убывания. Хранение вводит раннюю задержку времени и уравновешивает очевидное снижение, в то время как кожа либо закаливает (повреждает) или уравновешивает (стимулирует) снижение в переходный период. Глядя на эти явления приводит к систематическим отклонениям в параметрах снижения - переоценка начальной скорости снижения, неправильное толкование показателя b и просчеты запасов. Интегрируя диагностические графики, анализ переходного давления и модифицированные модели снижения, инженеры могут отделить эффекты вблизи скважин от производительности резервуара. Это позволяет более надежное прогнозирование, лучшие экономические решения относительно стимуляции или переработок и, в конечном счете, более эффективное управление полем. Поскольку DCA продолжает быть краеугольным камнем производственной инженерии, включение хранения скважины и анализа кожи должно быть стандартной практикой, а не запоздалой мыслью.