Температурные данные – значительный источник дополнительной информации о скважине и пласте при анализе динамических данных. Существует широкий спектр применения таких данных, как например для качественной оценки притока, оценки целостности заканчивания, оценки работы задвижек, количественного профилирования добычи и закачки и другие.
Впервые термокаротаж начали проводить в 30-х годах, и вскоре после этого были разработаны первые методы температурного профилирования потока. В настоящее время измерение температуры включено в список исследований ПГИ. Несмотря на то, что температура часто рассматривается как вторичное измерение, используемое для расчетов PVT и качественных показателей расхода, при отсутствии замера расходомера она может, с некоторыми ограничениями, оказаться полезным источником данных для количественного расчета профиля потока. Не так давно системы распределенного измерения температуры (DTS), основанные на оптоволокне, получили значительное распространение в качестве стационарных установок при заканчивании или же в качестве временного развёртывания при внутрискважинных работах. Системы DTS обеспечили сбор колоссального объема температурных данных по глубине в высоком разрешении с частотой до 10 секунд.
Подобно стационарным глубинным манометрам (PDG), растущий объем температурных данных также создает определённые трудности. Как правило, большое число замеров требуется для оценки качества данных во времени, в то время как количественная интерпретация требует относительно небольшого количества точек.
Для анализа температурных данных в рабочей станции KAPPA могут быть использованы два модуля. Первый из них, Emeraude – промышленный стандарт для интерпретации ПГИ, который используется для загрузки больших массивов данных DTS, их фильтрации и качественного изучения во времени. Полученные каротажи затем могут быть обработаны с использованием аналитических методов. Прямое моделирование может быть использовано для анализа утечек и нагнетания пара. Когда же пределы аналитических моделей достигнуты, многоцелевой численный симулятор Rubis поможет обработать такие ситуации как негеотермический приток флюида на месторождениях, эксплуатируемых с закачкой воды и водоносными пластами.
Последовательность работы с температурными данными
- DTS\загрузка n-объема данных
- Профилирование добычи
- Исследование нагнетательных скважин методом падения давления
- Термические опции в Rubis
- Моделирование температурных полей
Загрузка данных DTS и их отображение
Данные DTS обычно экспортируются в виде .las или .csv файлов в составе объединенного документа или же отдельной каротажной диаграммы и, как правило, сопровождаются отметками времени.
При загрузке в Emeraude замеры обрабатываются как массив данных и автоматически отображаются в виде температурной карты с отметками времени по оси Х.
Опция «Исследовать» позволяет пользователю выбирать каротажи во временном диапазоне для моделирования температурного профиля.
После выбора и экспорта массива данных мы можем сохранить его как изображение с целью минимизации размера файла.
Профилирование температурного поля в добывающей скважине
Emeraude оперирует энергетической моделью для получения профиля добычи или нагнетания только из температурных данных.
Данная модель объединяет уравнения переноса энергии и массы как в коллекторе, так и в стволе скважины.
Система решается итерационно до полного схождения решения.
В результате мы получаем модельный профиль температуры в стволе и на забое скважины.
Модель является устойчивой и опирается на пользовательские входные данные для решения задачи теплопроводности, конвекции и теплопереноса путем теплового излучения.
При этом переходные корректировки также остаются доступными.
Метод рассчитывает забойное давление, основанное на PVT данных и корреляциях, учитывающих падение давления на трение.
При отсутствии информации о процентном соотношении фаз данный метод также остается применимым для однофазного случая.
Исследование нагнетательных скважин методом падения давления
В общем случае использование измеренной температуры в период нагнетания крайне ограниченно, поскольку из-за больших объемов закачки в комбинации с ограниченной разрешающей способностью датчиков, наблюдается незначительная реакция на температуру различных зон притока.
Однако, когда нагнетательная скважина останавливается на исследование, и температура измеряется во время падения давления напротив разных интервалов перфораций, она будет стремиться к геотермическому градиенту со скоростью, пропорциональной соответствующим объемам закаченной воды в каждый интервал.
Emeraude включает в себя аналитическое решение для исследований методом падения давления в нагнетательной скважине, в котором подбираются модели для соответствия одновременно по нескольким температурным каротажам, что отражается на результирующем профиле нагнетания скважины.
Моделирование температуры в модуле Рубин
Аналитические решения, доступные в Emeraude для добывающих и нагнетательных скважин, имеют свои ограничения.
Приток холодной нагнетаемой воды в добывающей скважине или другие типы негеотермальных притоков жидкостей не могут быть смоделированы аналитически.
Очевидно, что попытка решить такой тип обратной задачи без источника информации по процентному содержанию фаз (только по данным DTS) приведет к бесконечному числу решений.
В таких ситуациях необходимо решение для неустановившегося многофазного потока в системе скважина-пласт.
Rubis – многоцелевой гидродинамический симулятор, который включает в себя температурные опции.
В дополнение к стандартным результатам по давлению и насыщенности, можно вывести температуру как функцию времени по глубине в скважинах или как распределение температуры в пласте.
Помимо этого, имеется возможность выводить каротаж на момент времени, заданный пользователем.
Также Rubis может производить быстрые сценарии по типу «А что, если?..» или для подтверждения той или иной идеи термического моделирования, которое в сложных случаях поможет понять наблюдаемое поведение температуры.
Моделирование температуры
Используя моделирование ПГИ, Emeraude может генерировать различные приборы с учетом температурных явлений и строить отклик на заданные пользователем скорости притока для разных зон.
Две другие полезные опции, доступные при моделировании ПГИ: это опция утечки, которая моделирует температурный профиль вдоль обсадной колоны; а также опция перетока из затрубного пространства.
Это может быть крайне полезно, так как в зависимости от скорости потока утечка может характеризоваться либо нагреванием, либо охлаждением.
Данный факт необходимо учитывать перед началом исследования по выявлению утечек.
Опция закачки пара моделирует температурный профиль в данном конкретном случае, а частный вариант задания PVT используется для определения свойств потока в зависимости от давления, температуры и качества пара.
Задача состоит в том, чтобы пар достигал перфораций в виде пара, а не конденсированной воды.
Мы также можем провести анализ чувствительности на параметры закачки и заканчивания и, следовательно, получить представление о качестве пара, т.е. о массе пара, достигающего перфораций, по отношению к массе нагнетаемой воды.