Sonde Perf Partial Stratificate

of 18 /18
 1  Cercetarea sondelor perforate parţial Sondele perforate par ţial sunt acelea la care înălţimea intervalului perforat este mai mică decât înălţimea stratului productiv. Perforarea parţială a unei sonde este necesară din următoarele motive: pentru a evita afluxul de ap ă sau gaze(fig.1) ; pentru a produce numai din zonele care au carateristicile cele mai bune(fig.2). Ţiţei Apǎ Ţiţei Gaze  Fig.1. Perforarea par  ţ ială a unei sonde pentru evitarea afluxului de apă  , respectiv de gaze. Zone cu caracteristici bune  Fig.2. Perforarea par  ţ ială a unei în zonele cu caracteristici bune. De asemenea, se poate considera perforare par ţială a sondei atunci când chiar dacă s-a perforat în întregime stratul rpoductiv, o parte dintre perforaturi nu sunt active. Acelaşi fenomen se întâlneşte şi atunci când în zăcământ se întâlnesc intercalaţii impermeabile discontinue(fig.3)

Embed Size (px)

description

Cercetarea Sondelor perforate partial

Transcript of Sonde Perf Partial Stratificate

  • 1

    Cercetarea sondelor perforate parial

    Sondele perforate parial sunt acelea la care nlimea intervalului perforat este mai mic dect nlimea stratului productiv.

    Perforarea parial a unei sonde este necesar din urmtoarele motive: pentru a evita afluxul de ap sau gaze(fig.1) ; pentru a produce numai din zonele care au carateristicile cele

    mai bune(fig.2).

    iei

    Apiei

    Gaze

    Fig.1. Perforarea parial a unei sonde pentru evitarea afluxului de ap, respectiv de gaze.

    Zone cu caracteristici bune

    Fig.2. Perforarea parial a unei n zonele cu caracteristici bune.

    De asemenea, se poate considera perforare parial a sondei atunci cnd chiar dac s-a perforat n ntregime stratul rpoductiv, o parte dintre perforaturi nu sunt active. Acelai fenomen se ntlnete i atunci cnd n zcmnt se ntlnesc intercalaii impermeabile discontinue(fig.3)

  • 2

    nlimea intervalului perforat

    Intercalaie impermeabil discontinun

    limea

    stra

    tulu

    i pro

    duct

    iv

    Curgerea radialla nivelul perforaturilor

    Curgerea sfericCurgerea radialpe ntreaga nlime a stratului productiv

    Fig.3.Sonda perforat parial ca urmare a existentei intercalaiilor discontinui

    Curgerea n jurul unei sonde perforat parial

    Dup punerea n producie a sondei, n jurul acesteia se dezvolt o curgere radial pe toat nlimea intervalului perforat care poate fi mascat de efectul de nmagazinare al sondei. n continuare perturbaia de presiune se depalseaz pe vertical, curgerea fluidelor devenind sferic, dup care la un moment dat se ating limitele zcmntului(fig.4). Momentul n care apare curgerea sferic depinde de anizotropia permeabilitii zcmntului. Dac zcmntul este izotrop curgerea sferic apare imediat dup perturbaia de debit, iar dac zcmntul este foarte anizotrop aceasta poate s nu se observe nainte de sfritul testrii sondei.

    Fig.4. Tipurile de curgeri din jurul unei sonde perforate parial.

  • 3

    Curgerea radial-circular la nivelul perforaturilor poate fi descris printr-o variaie logaritmic a presiunii de fund n funcie de timp :

    ++= s

    rm

    kt

    khbQpp

    spdi 87,010,3loglog

    5,212

    (1)

    n figura 5 se prezint variaia presiunii n funcie de ( ) ttt p + /log . Din figura 5 rezult capacitatea de curgere pkh i factorul skin.

    Fig.5.

    Cnd perturbaia de presiune se deplaseaz pe vertical, curgerea devine sferic i se manifest n timpul unui test la deschidere printr-o variaie liniar a presiunii de fund n funcie de t/1 :

    tkmbQ

    rkbQpp

    sss

    di =

    13,2795,215,1

    (2)

    unde ( ) 3/12 vhs kkk = este permeabilitatea sferic, iar sr este raza echivalent a sursei de curgere sferic, iar panta dreptei este 5,1

    3,279s

    s kmbQ

    i

    = .

    n cazul unui test de refacere a presiunii ecuaia de mai sus devine :

  • 4

    +=

    tttkmbQ

    ppps

    di113,279

    5,1

    (3)

    n figura 6 se reprezint grafic variaia presiunii n timpul unui test de refacere a presiunii n funcie de

    + ttt p

    11.

    Fig.6 Variaia presiunii n timpul

    unui test de refacere a presiunii n funcie de

    + ttt p

    11.

    Panta si permite determinarea permeabilitii sferice :

    3/23,279

    =

    s

    s imbQk (4)

    Dac se cunoate permeabilitatea n plan orizontal se poate determina anizotropia zcmntului :

    3

    =

    h

    s

    h

    v

    kk

    kk

    (5)

  • 5

    Curgerea radial-circular pe toat nlimea stratului

    Cnd perturbaia de presiune a atins limitele zcmntului pe vertical curgerea devine radial circular. n acest caz variaia presiunii are urmtoarea expresie:

    ++= '87,010,3loglog5,21 2 s

    rm

    kt

    khbQpp

    spdi

    (6)

    n figura 7 se prezint variaia presiunii n funcie de )/)log(( ttt p +

    Fig.7 Variaia presiunii n funcie de )/)log(( ttt p + : Din figura de mai sus se poate determina capacitatea de curgere a

    zcmntului, kh i factorul skin global, 's . Factorul skin global rezult din suprapunerea a dou efecte i anume : colmatarea stratului i perforarea parial a sondei. Perforarea parial a sondei determin o restricie a liniilor de curent n vecintatea gurii de sond ce se poate exprima printr-un factor skin pozitiv ps . Prin urmare, factorul skin global se poate determina cu relaia:

    pp h

    hsss +=' (7)

    Factorul skin determinat de perforarea parial a stratului depinde de mai muli factori :

  • 6

    nlimea intervalului perforat raportat la nlimea total a stratului ; de anizotropia permeabilitii zcmntului ; raportul ntre nlimea zcmntului i raza sondei ; poziia intervalului perforat.

    Derivata presiunii Cu ajutorul derivatei presiunii (fig.8)se pot identifica uor cele trei

    tipuri de curgere analizate mai sus astfel: Curgerea radial-circular la nivelul perforaturilor se manifest prin

    stabilizarea derivatei la pD hhp /5,0' = . Acesat stabilizare poate fi mascat de efectul de nmagazinare al sondei.

    Curgerea sferic se traduce prin descreterea derivatei dup o dreapt de pant (-0,5). De asemenea, aceasta poate fi mascat de efectul de nmagazinare al sondei. Uneori testul poate fi scurt, iar curgerea sferic nu apuc s se manifeste dect printr-un nceput de descretera a derivatei.

    Curgerea radial- circular pe toat grosimea zcmntului se manifest printr-o stabilizare a derivatei la 5,0' =Dp .

    Fig.8. Identificarea tipurilor de curgere n cazul unei sonde perforate parial cu ajutorul derivatei presiunii.

    Curgerea radial[ la nivelul perforaturilor

    Curgerea sferic[

    Curgerea radial[ pe toat[ grosimea z[ c[ m` ntului

  • 7

    Poziia perforaturilor n raport cu limitele pe vertical ale zcmntului are o influen asupra tranziiei de la prima curgere radial la curgerea sferic. n figura 9 se ilustreaz acest fenomen.

    Fig.9. Tranziia de la prima curgere radial la curgerea sferic n funcie de poziia intervalului perforat.

    Din figura 9 rezult c : atunci cnd perforaturile sunt situate la mijlocul stratului

    productiv, cele dou limite n plan vertical sunt atinse n acelai timp, iar tranziia la curgerea sferic se manifest printr-o scdere a derivatei dup o dreapt de pant 0,5.

    Cnd perforaturile sunt apropiate de una din limitele din planul vertical atunci tranziia se deruleaz n dou etape:

    o O prim etap de curgere sferic de pant -0,5 dei nu a fost atins nc nici una dintre limitele din planul vertical ;

    o Translaia derivatei cu un factor 2 nainte de a descrete cu o pant de 0,5 ceea ce nseamn c prima limit a fost atins.

    Cnd perforaturile sunt lipite de una dintre limite, atunci tranziia la curgerea sferic ncepe de 4 ori mai trziu fa de cazul perforaturilor situate la mijlocul intervalului productiv.

  • 8

    n practic rar se observ pe acelai test succesiunea curgerilor descrise mai sus. De obicei se se ntlnesc dou situaii :

    o Testul este prea scurt pentru a pune n eviden i curgerea sferic(fig.10) :

    Fig.10. Testul este prea scurt pentru a pune n eviden i curgerea sferic

    Din figura 10. se poate determina : permeabilitatea la nivelul nlimii intervalului perforat, factorul skin al sondei, anizotropia permeabilitii zcmntului pe baza perioadei de nceput de tranziie la curgerea sferic. Acest tip de test nu permite determinarea permeabilitii zcmntului dincolo de zona perforat.

    o O singur stabilizare a derivatei este vizibil- aceast situaie se ntlnete atunci cnd testul este foarte scurt pentru a pune n eviden i curgerea sferic, singura curgere vizibil fiind cea radial- circular la nivelul perforaturilor i cnd efectul de nmagazinare al sondei mascheaz curgerea radial circular la nivelul perforaturilor i curgerea sferic, singura vizibil fiind curgerea radial-circular dezvoltat pe toat nlimea zcmntului.

    Valoarea factorului skin poate ajuta la determinarea tipului de curgere radial corespunztoare finalului testului. Astfel, dac factorul skin este negativ acesta poate corespunde curgerii de la nivelul perforaturilor, iar dac factorul skin este mare ( 10 ) aceasta se datoreaz de obicei perforrii pariale a sondei(trebuie de asemenea s se in seama i de factorul skin ca urmare a colmatrii sondei).

  • 9

    De asemenea, permeabilitatea calculat pornind de la ipotezele de mai sus comparat cu permeabilitatea determinat pe carote poate conduce la rezolvarea problemei.

    Cercetarea sondelor care produc din formaiuni stratificate

    Formanile stratificate se pot clasifica astfel: formaiune stratificat la care se produce curgerea dintr-un strat

    n altul la nivelul planurilor de contact dintre strate(fig.1); formaiune stratificat la care stratele sunt izolate ntre ele prin

    intermediul unor intercalaii impermeabile i care comunic numai prin intermediul gurii de sond (fig.2);

    formaiuni stratificate cu comunicaie ntre strate (fig.3)

    Stratul 1

    Stratul 2

    Stratul 3

    Stratul 4

    k1, m1, h1

    k2, m2, h2

    k3, m3, h3

    k4, m4, h4

    k1> k1

    k3> k2

    Strate comunicante

    Fig.1. Formaiune stratificat la care se produce curgerea dintr-un strat n altul la nivelul planurilor de contact dintre strate

  • 10

    k1, m1, h1

    k2, m2, h2

    k3, m3, h3

    Fig.2. Formaiune stratificat la care stratele sunt izolate ntre ele prin intermediul unor intercalaii impermeabile i care comunic numai prin intermediul gurii de

    sond

    Acoperis

    Limita de drenaj

    Directia de curgere

    Strat cu permeabilitate mica

    Strat cu permeabilitate mare

    Culcus

    Fig.3.Formaiuni stratificate cu comunicaie ntre strate

    Cazul formaiunii stratificate format din dou strate

    O formaiune stratificat format din dou strate se caraterizeaz prin urmtorii parametrii caracteristici fiecrui strat :

    grosime ; porozitate ;

  • 11

    saturaii ; compresibilitate ; permeabilitatea pe direcie orizontal ; permeabilitatea pe direcie vertical ; factori skin.

    Cele dou strate sunt n comunicaie hidrodinamic prin intermediul unui intercalaii permeabil de grosime eh i permeabilitate pe vertical

    vek (fig. 4). Modelul utilizat pentru descrierea acestei formaiuni stratificate are la baz urmtoarele ipoteze :

    fluidele curg n plan orizontal n fiecare strat ; curgerea n plan vertical ntre cele dou strate este

    pseudostaionar. stratul 1 are permeabilitatea mai mare dect stratul 2.

    h1, k1, kv1, m1

    h2, k2, kv2, m2s2

    s1

    Fig.4.Formaiune stratificat format din dou strate productive separate de o intercalaie permeabil.

    Parametrii principali folosii pentru descrierea unei formaiuni stratificate descrise mai sus sunt :

    capacitatea total de curgere a formaiunii stratificate :

    2211 hkhkkh +=

    raportul dintre capacitatea de curgere a stratului 1 i capacitatea de curgere total :

  • 12

    2211

    11

    hkhkhk

    +=

    factorul skin al fiecrui strat : 1s , 2s ; raportul produsului porozitate compresibilitate a stratului 1 i

    produsul compresibiliate- porozitate a formaiunii stratificate :

    222111

    111

    mhmh

    mh+

    =

    coeficientul de schimb de fluide ntre cele dou strate, :

    2

    2

    1

    1

    2

    22

    vvve

    e

    s

    kh

    kh

    khkh

    r

    ++=

    Acest coeficient are urmtoarele semnificaii : o intercalaia dintre cele dou strate limiteaz

    comunicaia ntre strate atunci cnd vee kk / este mult mai mare dect 11 / vkh i 22 / vkh . n acest caz coeficientul permite determinarea permeabilitii pe vertical a intercalaiei :

    es

    ve hr

    khk 2=

    o ntre cele dou strate nu exist intercalaie. n acest caz coeficientul permite determinarea permeabilitii pe vertical a zcmntului dac se presupune c vvv kkk == 21 :

    22

    2 sv

    r

    khk =

    variabilele adimensionale : o capacitatea de nmagazinare adimensional a

    sondei :

    222111 )(

    1592,0stt

    Drhmhm

    CC +=

    o presiunea adimensional :

  • 13

    pbQhkhk

    pD +

    =

    66,182211

    o timpul adimensional :

    Cthkhk

    Ct

    D

    D

    +=

    221100223,0

    Cercetarea unei formaiuni stratificate care conine dou strate Testarea unei formaiuni cu dou strate este destul de dificil, iar pentru obinerea unor date coerente se poate considera trei strategii :

    testarea simultan a celor dou strate ; testarea fiecrui strat separat ; testarea unui strat, urmat de testarea simualtan a

    celor dou strate. Cercetarea simultan a celor dou strate conduce la obinerea unui

    volum mic de informaii, iar formaiunea stratificat se comport n cea mai mare parte a timpului ca fiind omogen i avnd urmtoarele caracteristici : 21 khkhkh +=

    iar factorul skin nu poate fi interpretat, acesta depinznd de factorul skin al fiecrui strat, de contrastul capacitii de curgere dintre cele dou strate i de coeficientul de schimb de fluide dintre cele dou strate.

    Cercetarea separat a fiecrui strat presupune punerea n producie a unui singur strat ceea ce este destul de dificil de realizat succesiv pentru cele dou strate. Dei apar aceste dificulti la aplicare, aceast metod permite obinerea a celor mai multe informaii referitoare la zcmnt.

    Din analiza variaiei presiunii i a derivatei acesteia rezult c n cursul acestui test se succed trei perioade de curgere(fig.5) :

    prima perioad de curgere radial- circular care corespunde stabilizrii derivatei presiunii, reprezint rspunsul primului strat perforat;

    o perioad de tranziie n care derivata presiunii nregistraz o descretere ca urmare a faptului c stratul 2 ncepe s produc lurii n consideraie a unei grosimi prea mare a stratului. Momentul n care ncepe descreterea derivatei depinde de comunicaia pe vertical ntre cele dou strate( adic de valoarea parametrului );

  • 14

    Curgere radial n stratul perforat

    Curgere radial n ambele strate

    a doua perioad de curgere radial circular care corespunde unei a doua stabilizri a derivatei cnd presiunea se echilibreaz ntre cele dou strate.

    Fig.5 . Variaia presiunii i a derivatei n cazul testrii separate a stratelor.

    Presiunea adimensional raportat la suma nlimilor ambelor strate :

    ( ) phhkbQpD += 21

    6,18

    Derivata se stabilizeaz la : ( ) 121 /5,0 hhh + pentru prima stabilizare 5,0 pentru a doua stabilizare.

    Alura curbelor de variaie a presiunii i a derivatei acesteia este foarte apropiat de cea observat n timpul testrii unei sonde perforat parial (fig. 6).

    Singura deosebire ntre curbele de variaie a presiunii i a derivatei acesteia pentru cazurile menionate mai sus apare n perioada de tranziie i anume : ntr-o sond perforat parial corespunde unei curgerii sferice, iar derivata descrete cu o pant de 0,5, pe cnd n cazul unei formaiuni stratificate tranziia este mai brusc datorit ipotezei c ntre cele dou strate curgerea pe vertical este instantaneu pseudostaionar.

  • 15

    Zona 1

    Zona 2

    Curgere radial n zona 1

    Fig.6. Curbelor de variaie a presiunii i a derivatei acesteia pentru cazul unei sonde care nu traverseaz n ntregime stratul productiv, respectiv pentru cazul formaiunii stratificate.

    Prima curgere radial-circular Dac efectul de nmagazinare a sondei se termin suficient de

    devreme, aceast curgere se traduce printr-o stabilizare a derivatei, respectiv printr-o dreapt(fig.7). Variaia presiunii n coordonate semilogaritmice este definit de ecuaia :

    ++= 12

    11

    1

    11

    87,010,3loglog5,21 srm

    kt

    hkbQpp

    s

    di

    Fig. 7. Interpretarea datelor de presiuune prin metoda Horner n cazul testului de refacere a presiunii pentru stratul1.

    Analiza formaiunii cu dou strate

    Analiza sondei care penetreaz parial stratul productiv

  • 16

    Curgere radial pe ansamblul zcmntului

    Analiza acestei curgeri permite determinarea capacitii de curgere kh i factorul skin ale zonei testate(stratul 1). Figura 7 prezint alura curbei de variaie a presiunii (metoda Horner) n cazul unui testului de refacere a presiunii pentru stratul 1.

    A doua curgere radial-circular Ansamblul celor dou strate este caracterizat de acest curgere care se

    traduce printr-o stabilizare a derivatei i printr-o dreapt semilogaritmic a crei ecuaie este :

    ++= s

    rm

    kt

    khbQpp

    s

    di 87,010,3loglog5,21

    2

    Analiza acestei curgeri permite determinarea capacitii de curgere a celor dou strate n ansamblu(fig. 8).

    Fig.8. Variaia presiunii n funcie de )/)log(( ttt p +

    Analiza factorului skin este dificil deoarece acesta este funcie de factorul skin al fiecrui strat, dar i de raportul dintre capacitile de curgere i de comunicaia dintre cele dou strate. De multe ori testul este ori prea scurt sau comunicaia pe vertical este prea slab pentru ca a doua curgere radial-circular s fie vizibil n cursul testului.

    Perioada de tranziie Momentul unde ncepe perioada de tranziie dintre cele dou curgeri

    radiale depinde de ct de intens este curgerea pe vertical ntre un strat i cellat. Cu ct parametrul este mai mare cu att aceast tranziie se produce mai devreme(fig. 9).

  • 17

    Fig.9. Influena parametrului asupra alurei curbelor de variaie a presiunii i a derivatei acesteia.

    Testarea unui strat urmat de testarea celor dou strate n ansamblu presupune punerea n producie a primului strat i testrii acestuia urmat de punerea n producie a celui de-al doilea strat i testare n ansamblu a celor dou strate.

    n urma testrii primului strat rezult : capacitatea de curgere i factorul skin al stratului testat ; comunicaia ntre cele dou strate(parametrul ) ; capacitatea de curgere i factorul skin echivalente pentru cele

    dou strate(aceast informaie este obinut numai n cazul n care comunicaia dintre cele dou strate este bun, iar timpul de testare sufucient de lung)

    Din testarea simultan a celor dou strate rezult capacitatea de curgere i factorul skin echivalente pentru cele dou strate. Caracteristicile celui de-al doilea strat pot fi obinute astfel:

    capacitatea de curgere se obine prin diferena ntre cele dou teste ;

    factorul skin se obine din prin analiza efectuaut pe un model de sond.

    Pentru determinarea mai uoar a caracteristicilor celui de-al doilea strat este necesar s existe un contrast mare ntre rezultatele celor dou teste. n acest scop ar trebui testat stratul cu permeabilitatea cea mai mic.

    n figura 10 se prezint un caz influena a celor dou strategii de testare :

    testarea prima dat a stratului cu permeabilitatea cea mai mic ; testarea prima dat a stratului cu permeabilitatea cea mai mare.

  • 18

    Stratul 1

    Stratul 2

    Testarea ambelor strate

    Fig.10. Influena strategiei de testare a sondei asupra rezultatelor testrii.

    Factorii care afecteaz comportarea zcmintelor stratificate

    Permeabilitatea relativ : dac ambele strate au aceaii permeabilitate relativ, saturaia n ap va fi mai mare n stratul mai compact dect n cel mai permeabil deoarece presiunea medie este ntotdeauna mai mare n stratele mai puin permeabile ;

    Dimensiunea porilor : dac porii n stratul mai puin permeabil sunt mai mici dect n stratul mai permeabil, atunci tendina este de a se reduce comunicaia ntre strate. Acest efect poate fi estimat din curbele de presiune capilar ;

    Geometria zcmntului : Geometria i extinderea comunicaiei ntre strate au un anumit efect observat n comportarea zcmntului ;

    Anizotropia permeabilitii : n majoritatea zcmintelor de iei, permeabilitatea n plan vertical este mult mai mic dect permeabilitatea n plan orizontal.

    Sistemul multistrat : analiza comportrii acestui sistem poate fi realizat cu o precizie acceptabil innd seama de expresiile matematice stabilite pentru kh i mh pe ansamblul formaiunii stratificate.