16 Metode de Investigarea sondelor

Testele miscarii tranzitorii reprezinta un mijloc de evaluare a performantei zacamantului prin masurarea debitelor si presiunilor in anumite conditii de curgere si apoi alplicarea datelor pe un model matematic. In cadrul majoritatii testelor de sonda, o cantitate limitata de fluid curge din formatiunea testata in sonda. Formatiunea este izolata, fie in spatele coloanei de tubaj cimentata si, la nivelul formatiunii, perforata, fie in sistem gaura deschisa (open - hole), cu o pereche de packere. In timpul perioadei de curgere, presiunea la nivelul formatiei este monitorizata in timp. Apoi formatiunea este inchisa si presiunea monitorizata pana starea sistemului strat – sonda se echilibreaza. Analiza acestor schimbari de presiune poate furniza informatii despre marimea si forma zacamantului, ca si despre capacitatea acestuia de a produce fluide. Informatia detaliata despre zacamant ii este esentiala inginerului de petrol pentru a studia performanta comportarii curente si viitoare a zacamantului.

Investigarea presiunii este proiectata pentru a furniza inginerului analize cantitative ale proprietatilor zacamantului. Un test de miscare tranzitorie este realizat prin producerea unei perturbatii de presiune si inregistrarea raspunsului de presiune in gaura de sonda, si anume, presiunea la talpa sondei, ps, in functie de timp.

Cele mai obisnuite teste de presiune, utilizate in industria de petrol, includ:

• Testul de presiune la deschiderea sondei (Scaderea presiunii);• Testul de presiune la inchiderea sondei (Restabilirea presiunii);• Debit multiplu;• Interferenta;• Pulsatii;• DST (Drill Stem Test);• Scaderea (fall off);• Test de injectivitate;• Testul debitului in trepte.

• Testul de presiune la deschiderea sondei. Initial sonda este oprita pentru o perioada suficient de lunga de timp astfel incat sa permita atingerea presiunii statice in zacamant, dupa care este pusa in productie la debit constant, inregistrandu-se valorile presiunii la anumite momente. Declinul presiunii este mai pronuntat la inceputul testului, dupa care urmeaza o incetinire a acestuia pana la atingerea starii de stabilizare. Un astfel de test poate prezenta un avantaj fata de testul de restabilire a presiunii, nefiind necesara inchiderea sondei pentru o perioada lunga de timp. Cu toate acestea, atingerea presiunii statice inainte de testare sau mentinerea constanta a debitului in timpul testarii, pot constitui adevarate provocari in anumite situatii. Un test la deschidere a sondei de productie este ideal pentru zacamintele nou descoperite, cand presiunea initiala de zacamant corespunde presiunii statice.

• Testul de presiune la inchiderea sondei. Este unul dintre testele cel mai frecvent utilizate in practica industiei de petrol. Sonda a produs la debit constant o perioada de timp suficient de lunga (de regula de la cateva zile la mai multe luni) dupa care sonda este inchisa, perioada in care are loc inregistrarea presiunii la anumite momente. Durata testului variaza de la cateva ore la cateva zile in functie de caracteristicile zacamantului si de obiectivele testului. Ritmul de variatie a presiunii este mai pronuntat la inceputul testului, fiind urmat de o variatie graduala a cestuia pana la atingere aunei anume stari de stabilizare. Cu trecerea timpului, pe durata testului, raspunsul presiunii observate este influentat progresiv de proprietatile rocii si fluidului. Zacamintele, avand valori relativ mici ale transmisibilitatii, necesita de obicei perioade de timp mai lungi de testare, deoarece raspunsul presiunii de la formatie la sonda este transmis mai lent. O limitare a aplicarii testului o constituie pierderea de productie si, implicit, de venituri, in timpul perioadelor lungi de inchidere in vederea restabilirii presiunii solicitate de conditiile practice de operare.

• Testul debitului multiplu. Intr-un test multidebit, sonda produce debite multiple pentru intervale de timp definite, cand raspunsul presiunii este inregistrat. Testele multidebit sunt larg utilizate in cazul zacamintelor de gaze pentru a evalua potentialul sondei si performanta zacamantului. Exista mai multe tipuri de teste multidebit, dintre care vor fi prezentate succint doua.

• - Testul debit dupa debit. • - Testul izocronal.

Testul debit dupa debit. Sonda a produs succesiv la debite de curgere diferite dar stabilizate, inregistrandu-se valorile presiunii in raport cu timpul. In timpul testului o treapta de variatie a debitului este realizata dupa ce presiunea la talpa sondei este stabilizata. Testele sondelor de gaze includ de regula patru debite diferite, in ordine crescatoare. Testul este

1

cunoscut ca testul deliverabilitatii sondei de gaze sau testul in patru puncte, al carui obiectiv este estimarea debitului potential al sondei.

Testul izocronal. Secvente alternative ale testelor de cercetare la deschidere si la inchidere sunt implementate asociate cu monitorizarea raspunsului de presiune. Debitele la deschidere sunt constante in timpul unei secvente, dar variaza de la o secventa la alta. In cadrul fiecarei secvente, inchiderea sondei testate continua pana ce presiunea de la talpa sondei se stabilizeaza. Totusi, in cazul zacamintelor compacte, timpul necesar atingerii starii de stabilizare ar putea fi lung. De aceea testele izocronale modificate sunt proiectate pentru a minimiza pierderea de productie in care perioadele deschidere – inchidere au durate egale. Chiar daca presiunea stabilizata nu este atinsa, testul poate furniza rezultate importante cand este analizat corespunzator.

• Testul de interferenta si pulsatii. Acest test implica o sonda activa si una sau mai multe sonde de observatie, localizate la anumite distante in zacamant. O sursa de interferenta este creata la sonda activa sub forma treptelor de variatie predeterminata a debitului. Aceasta interferenta duce la alterarea raspunsului de presiune atat in sonda activa cat si in cea/cele de observatie. Pentru o treapta de variatie a procesului descris mai sus, o secventa alternativa a perioadelor de productie si inchidere, sau pulsatii, este generata la sonda activa, ducand la masurarea presiunii in sondele de observatie. Caracteristicile zacamantuliui, intre alti factori, influenteaza natura si gradul raspunsului de presiune la sondele de observatie.

Intarzierea dintre initierea interferentei in sonda activa si raspunsul din sondele de observatie depinde, de asemenea, de proprietatile zacamantului si fluidului. Aceste sonde pot necesita doua sau mai multe teste pentru a fi inchise pentru o perioada relativ lunga. In plus, este utilizat un echipament de monitorizare de sensibilitate ridicata pentru a inregistra si interpreta variatiile cele mai mici ale presiunii la sondele de observatie. Simulatoarele de zacamant sunt frecvent utilizate pentru a ajuta la interpretarea testului. De aceea, testele multisonda sunt implementate de regula numai cand aspecte complexe apar in zacamant, si anume, posibila existenta a heterogenitatiilor nedefinite sau productiei premature de apa.

• DST (Drill Stem Test – Proba de productie prin prajini). Testele DST sunt specifice sondelor de explorare si adesea au chiar rolul de a determina daca o sonda a gasit un zacamant de hidrocarburi cu valoare comerciala. De cele mai multe ori formatiunea nu este tubata inaintea efectuarii testului DST, moment in care este posibil sa nu fie cunoscut continutul zacamantului, astfel ca obtinerea probelor de fluid este, de regula, impotanta. De asemenea, presiunea are cea mai mare valoare, in acest moment, iar fluidele din zacamant pot contine hidrogen sulfurat astfel ca aceste teste pot constitui un risc considerabil pentru personal.

Cel mai obisnuit test consta dintr-o perioada scurta de timp, poate 5 sau 10 minute, in care sonda produce, urmata de perioada de inchidere (restabilire a presiunii) de aproximativ 1 ora utilizata pentru determinarea presiunii initiale de zacamant. Aceasta secventa este urmata de o perioada de curgere de la 4 la 24 ore pentru a atinge miscarea stabila la suprafata, daca este posibil, urmata de testul final de restabilire care este utilizat pentru determinarea capacitatii de curgere si a debitului potential.

• Testul de presiune la inchiderea sondei de injectie. Cele mai multe zacaminte sunt supuse unui proces de spalare cu apa la un moment dat in viata lor.

Testele de productie/restabilirea presiunii sunt inlocuite prin testele de injectie/falloff pentru a estima parametrii modelului precum permeabilitatile si factorul de skin mecanic.

Totusi, acest aspect complica semnificativ problema analizei testului de presiune. Cand are loc curgerea multifazica, problema asociata valorii limita initiale este neliniara. In consecinta, solutiile analitice pentru presiune sunt mult mai dificil de obtinut si principiul superpozitiei, care este aplicat de obicei pentru a genera solutia presiunii pentru testele multidebit, teoretic, nu pot fi justificate.

Testele la inchiderea sondei de injectie (fall off test) sunt realizate in sondele de injectie, care, de regula, au rolul de a mentine presiunea sau de a imbunatati procesul de recuperare a hidrocarburilor din zacamant. La inceput, pentru o perioada suficient de lunga de timp, debitul de injectie este constant pentru atingerea presiunii de injectie stabilizate, urmata de inchiderea injectorului. Ca urmare, presiunea la talpa sondei incepe sa scada (fall off), fiind inregistrata si analizata. Conceptual, este imaginea in oglinda a testului de restabire a presiunii (buildup) sondei de productie. La sondele de injectie de apa, un test fall off poate indica dirijarea bancului de fluid injectat, cand testul dureaza suficient. O schimbare distincta in raspunsul presiunii este observata la limita fazelor fluide dintre fluidul injectat si fluidul in situ.

• Testul de injectivitate. Este o procedura pentru a determina debitul si presiunea la care fluidele pot fi pompate intr-un proces de tratament fara fisurarea formatiei. Cele mai multe tratamente de stimulare si reparatii in scop de remediere, cum ar fi cimentarile sub presiune, sunt realizate urmand un test de injectie pentru a juta la determinarea parametrilor cheie ai tratamentului si limitele de poerare. Mai mult, testele de injectie sunt, de asemenea, realizate in cazul pomparii fluidelor, precum, apa, azot, dioxid de carbon, gaze naturale sarace, abur, in procesele de recuperare secundara a hidrocarburilor.

2

• Testul debitului in trepte. Pentru a determina presiunea de fisurare si gradientul de fisurare a formatiunii, o sonda de injectie este supusa unei serii de debite de injectie in timp ce presiunile de injectie sunt inregistrate. Presiunea de fisurare a formatiei este presiunea prag la care formatiunea subterana se fisureaza. Debitul de injectie implica o serie de trepte de variatie in ordine crescatoare, trepte, de regula, de scurta durata. Presiunea observata arata o schimbare distincta in tendinta pe masura ce pragul de fisurare este depasit, iar in formatiune este creata o fisura.. Ritmul de crestere a presiunii datorat cresterii debitului de injectie devine aprciabil mai mic in prezenta unei fisuri create artificial. In anumite situatii, datele debit – timp – presiune pot fi analizate acceptand presupuneri adecvate pentru a obtine parametrii de zacamant, precum transmisibilitatea si factorul de skin.

Trebuie subliniat ca atunci cand debitul este schimbat si raspunsul presiunii este inregistrat in aceeasi sonda, testul este numit test cu “o singura sonda”. Testele de scadere a presiunii, de restabilire a presiunii, de injectivitate, falloff si debit treapta, sunt exemple de teste cu o singura sonda.

Cand debitul unei sonde este schimbat si raspunsul de presiune este masurat in alta sonda sau sonde, testul este numit test cu “sonda multipla”.

S-a recunoscut de mult ca variatia presiunii zacamantului, determinata de o schimbare de debit, reflecta direct, geometria si proprietatile de curgere ale zacamantului.

Unele informatii care pot fi obtinute din testele de sonda sunt incluse in tabelul 3.1.Test Informatii

Cercetarea la deschidere (drawdown tests)

Profilul presiuniiComportarea zacamantului

PermeabilitateaSkinul

Lungimea fisuriiLimita si forma zacamantului

Restabilirea presiunii (buildup tests)

Comportarea zacamantuluiPermeabilitatea

SkinulLungimea fisurii

Presiunea zacamantuluiFrontiere

DST

Comportarea zacamantuluiPermeabilitatea

SkinulLungimea fisurii

Limita zacamantuluiFrontiere

Teste falloff

Mobilitatea in diferite bancuriSkinul

Presiunea zacamantuluiLungimea fisurii

LocalizareafrontuluiFrontiere

Teste de Interferenta si Pulsatii

Comunicarea intre sondeZacamant – Tip de comportare

PorozitatePermeabilitatea inter-sonde

Permeabilitatea verticala

Teste pentru Zacamant Stratificat

Permeabilitatea orizontalaPermeabilitatea verticala

SkinulPresiunea medie a stratului

Frontiere exterioare

Teste Debit TreaptaPresiunea partiala a formatiei

PermeabilitateaSkinul

3