Download pdf - Sonde Perf Partial Stratificate

7/17/2019 Sonde Perf Partial Stratificate

http://slidepdf.com/reader/full/sonde-perf-partial-stratificate 1/18

1

Cercetarea sondelor perforate parţial

Sondele perforate parţial sunt acelea la care înălţimea intervaluluiperforat este mai mică decât înălţimea stratului productiv.

Perforarea parţială a unei sonde este necesară din următoarele motive:• pentru a evita afluxul de apă 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 cucaracteristicibune

Fig.2. Perforarea par ţ ială a unei în zonele cu caracteristici bune.

De asemenea, se poate considera perforare parţială a sondei atuncicând chiar dacă s-a perforat în întregime stratul rpoductiv, o parte dintreperforaturi nu sunt active. Acelaşi fenomen se întâlneşte şi atunci când înzăcământ se întâlnesc intercalaţii impermeabile discontinue(fig.3)



2

nǎlţimeaintervalului perforat

Intercalaţieimpermeabilǎ discontinuǎ

n ǎ l ţ i m e a

s t r a t u l u i p r o

d u c t i v

Curgerea radialǎla nivelul perforaturilor

Curgerea sfericǎCurgerea radialǎpe întreaga înǎlţime a stratului productiv

Fig.3.Sonda perforat ă par ţ ial ca urmare

a existentei intercala ţ iilor discontinui

Curgerea în jurul unei sonde perforat ă par ţ ial

După punerea în producţie a sondei, în jurul acesteia se dezvoltă ocurgere radială pe toată înălţimea intervalului perforat care poate fi mascată de efectul de înmagazinare al sondei. În continuare perturbaţia de presiunese depalsează pe verticală, curgerea fluidelor devenind sferică, după care laun moment dat se ating limitele zăcământului(fig.4). Momentul în care aparecurgerea sferică depinde de anizotropia permeabilităţii zăcământului. Dacă zăcământul este izotrop curgerea sferică apare imediat după perturbaţia de

debit, iar dacă zăcământul este foarte anizotrop aceasta poate să nu seobserve înainte de sfârşitul testării sondei.

Fig.4. Tipurile de curgeri din jurul unei sonde perforate par ţ ial.



3

Curgerea radial-circulară la nivelul perforaturilor poate fi descrisă printr-o variaţie logaritmică a presiunii de fund în funcţie de timp :

+−+=− s

r m

k t

kh

bQ p p

s p

d i 87,010,3loglog5,21

2 βµ

µ (1)

În figura 5 se prezintă variaţia presiunii în funcţie de t t t p ∆∆+ / log .

Din figura 5 rezultă capacitatea de curgere pkh şi factorul skin.

Fig.5.

Când perturbaţia de presiune se deplasează pe verticală, curgereadevine sferică şi se manifestă în timpul unui test la deschidere printr-ovariaţie liniară a presiunii de fund în funcţie de t / 1 :

t k

mbQ

r k

bQ p p

sss

d i∆

⋅−=−13,2795,21

5,1

βµ µ µ (2)

unde ( ) 3 / 12vhs k k k = este permeabilitatea sferică, iar sr este raza echivalentă a

sursei de curgere sferică, iar panta dreptei este5,1

3,279

s

sk

mbQi

βµ µ = .

În cazul unui test de refacere a presiunii ecuaţia de mai sus devine :



4

∆

−

∆+

⋅=−

t t t k

mbQ p p

ps

d i

113,2795,1

βµ µ (3)

În figura 6 se reprezintă grafic variaţia presiunii în timpul unui test de

refacere a presiunii în funcţie de

∆

−∆+ t t t p

11 .

Fig.6 Varia ţ ia presiunii în timpul

unui test de refacere a presiunii în func ţ ie de

∆−

∆+ t t t p

11.

Panta si permite determinarea permeabilităţii sferice :

3 / 2

3,279

=

s

si

mbQk

βµ µ (4)

Dacă se cunoaşte permeabilitatea în plan orizontal se poate determinaanizotropia zăcământului :3

=

h

s

h

v

k

k

k

k (5)



5

Curgerea radial-circular ă pe toat ă înăl ţimea stratului

Când perturbaţia de presiune a atins limitele zăcământului pe verticală curgerea devine radial –circulară. În acest caz variaţia presiunii areurmătoarea expresie:

+−+=− '87,010,3loglog

5,212

sr m

k t

kh

bQ p p

s p

d i βµ

µ (6)

În figura 7 se prezintă variaţia presiunii în funcţie de ) / )log(( t t t p ∆∆+

Fig.7 Varia ţ ia presiunii în func ţ ie de ) / )log(( t t t p ∆∆+ :

Din figura de mai sus se poate determina capacitatea de curgere azăcământului, kh şi factorul skin global, 's . Factorul skin global rezultă dinsuprapunerea a două efecte şi anume : colmatarea stratului şi perforareaparţială a sondei. Perforarea parţială a sondei determină o restricţie a liniilorde curent în vecinătatea găurii de sondă ce se poate exprima printr-un factor

skin pozitiv ps . Prin urmare, factorul skin global se poate determina curelaţia:

p

ph

hsss +=' (7)

Factorul skin determinat de perforarea parţială a stratului depinde de maimulţi factori :



6

•

înălţimea intervalului perforat raportată la înălţimea totală a stratului ;

• de anizotropia permeabilităţii zăcământului ;

• raportul între înălţimea zăcământului şi raza sondei ;

•

poziţia intervalului perforat.

Derivata presiunii

Cu ajutorul derivatei presiunii (fig.8)se pot identifica uşor cele treitipuri de curgere analizate mai sus astfel:

•

Curgerea radial-circulară la nivelul perforaturilor se manifestă prinstabilizarea derivatei la p D hh p / 5,0'

= . Acesată stabilizare poate fi

mascată de efectul de înmagazinare al sondei.

•

Curgerea sferică se traduce prin descreşterea derivatei după o dreaptă de pantă (-0,5). De asemenea, aceasta poate fi mascată de efectul de înmagazinare al sondei. Uneori testul poate fi scurt, iar curgereasferică nu apucă să se manifeste decât printr-un început de descreşteraa derivatei.

• Curgerea radial- circulară pe toată grosimea zăcământului semanifestă printr-o stabilizare a derivatei la 5,0'

= D p .

Fig.8. Identificarea tipurilor de curgere

în cazul unei sonde perforate par ţ ial cu ajutorul derivatei presiunii.

Curgerea radial[ lanivelul

Curgerea sferic[

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



7

Poziţia perforaturilor în raport cu limitele pe verticală alezăcământului are o influenţă asupra tranziţiei de la prima curgere radială lacurgerea sferică. În figura 9 se ilustrează acest fenomen.

Fig.9. Tranzi ţ ia de la prima curgere radială la curgerea sferică în func ţ ie de

pozi ţ ia intervalului perforat.

Din figura 9 rezultă că :• atunci când perforaturile sunt situate la mijlocul stratului

productiv, cele două limite în plan vertical sunt atinse înacelaşi timp, iar tranziţia la curgerea sferică se manifestă printr-o scădere a derivatei după o dreaptă de pantă 0,5.

• Când perforaturile sunt apropiate de una din limitele din planulvertical atunci tranziţia se derulează în două etape:

o O primă etapă de curgere sferică de pantă -0,5 deşi nu afost atinsă încă nici una dintre limitele din planulvertical ;

o Translaţia derivatei cu un factor 2 înainte de a descreşte

cu o pantă de 0,5 ceea ce înseamnă că prima limită a fostatinsă.• Când perforaturile sunt lipite de una dintre limite, atunci

tranziţia la curgerea sferică începe de 4 ori mai târziu faţă decazul perforaturilor situate la mijlocul intervalului productiv.



8

În practică rar se observă pe acelaşi test succesiunea curgerilordescrise mai sus. De obicei se se întâlnesc două situaţii :

o Testul este prea scurt pentru a pune în evidenţă şi curgereasferică(fig.10) :

Fig.10. Testul este prea scurt pentru a pune în eviden ţă şi curgerea sferică

Din figura 10. se poate determina : permeabilitatea la nivelul înălţimiiintervalului perforat, factorul skin al sondei, anizotropia permeabilităţiizăcământului pe baza perioadei de început de tranziţie la curgerea sferică.Acest tip de test nu permite determinarea permeabilităţii zăcământuluidincolo de zona perforată.

o

O singură stabilizare a derivatei este vizibilă- această situaţie se întâlneşte atunci când testul este foarte scurt pentru a pune înevidenţă şi curgerea sferică, singura curgere vizibilă fiind cearadial- circulară la nivelul perforaturilor şi când efectul de

înmagazinare al sondei maschează curgerea radial circulară lanivelul perforaturilor şi curgerea sferică, singura vizibilă fiindcurgerea radial-circulară dezvoltată pe toată înălţimeazăcământului.

Valoarea factorului skin poate ajuta la determinarea tipului decurgere radială corespunzătoare finalului testului. Astfel, dacă

factorul skin este negativ acesta poate corespunde curgerii de lanivelul perforaturilor, iar dacă factorul skin este mare ( 10≥ )aceasta se datorează de obicei perforării parţiale a sondei(trebuiede asemenea să se ţină seama şi de factorul skin ca urmare acolmatării sondei).



9

De asemenea, permeabilitatea calculată pornind de la ipotezele demai sus comparată cu permeabilitatea determinată pe carote poateconduce la rezolvarea problemei.

Cercetarea sondelor care

produc din formaţiuni stratificate

Formaţnile stratificate se pot clasifica astfel:• formaţiune stratificată la care se produce curgerea dintr-un strat

în altul la nivelul planurilor de contact dintre strate(fig.1);•

formaţiune stratificată la care stratele sunt izolate între ele prinintermediul unor intercalaţii impermeabile şi care comunică numai prin intermediul găurii de sondă (fig.2);

• formaţiuni stratificate cu comunicaţie între 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. Forma ţ iune stratificat ă la care se produce curgerea dintr-un strat în altul la

nivelul planurilor de contact dintre strate



10

k m h

k2, m2, h2

k3, m3, h3

Fig.2. Forma ţ iune stratificat ă la care stratele sunt izolate între ele prin intermediul

unor intercala ţ ii impermeabile şi care comunică numai prin intermediul găurii de

sond ă

Acoperis

Limita de

drenaj

Directia de curgere

Strat cupermeabilitatemica

Strat cu

permeabilitatemare

Culcus

Fig.3.Forma ţ iuni stratificate cu comunica ţ ie între strate

Cazul formaţiunii stratificate formată din două strate

O formaţiune stratificată formată din două strate se caraterizează prinurmătorii parametrii caracteristici fiecărui strat :

• grosime ;• porozitate ;



11

• saturaţii ;• compresibilitate ;• permeabilitatea pe direcţie orizontală ;• permeabilitatea pe direcţie verticală ;

•

factori skin.Cele două strate sunt în comunicaţie hidrodinamică prin intermediulunui intercalaţii permeabil de grosime eh şi permeabilitate pe verticală

vek (fig. 4). Modelul utilizat pentru descrierea acestei formaţiuni stratificateare la bază următoarele ipoteze :

• fluidele curg în plan orizontal în fiecare strat ;• curgerea în plan vertical între cele două strate este

pseudostaţionară.• stratul 1 are permeabilitatea mai mare decât stratul 2.

h1, k1, kv1, m1

h2, k2, kv2, m2s2

s1

Fig.4.Forma ţ iune stratificat ă format ă din două strate productive separate de o

intercala ţ ie permeabilă.

Parametrii principali folosiţi pentru descrierea unei formaţiunistratificate descrise mai sus sunt :

• capacitatea totală de curgere a formaţiunii stratificate :

2211 hk hk kh +=

• raportul dintre capacitatea de curgere a stratului 1 şi capacitateade curgere totală :



12

2211

11

hk hk

hk

+=κ

• factorul skin al fiecărui strat : 1s , 2s ;• raportul produsului porozitate – compresibilitate a stratului 1 şi

produsul compresibiliate- porozitate a formaţiunii stratificate :

222111

111

β β

β ω

mhmh

mh

+=

• coeficientul de schimb de fluide între cele două strate, λ :

2

2

1

1

2

22

vvve

e

s

k

h

k

h

k

hkh

r

++

⋅=λ

Acest coeficient λ are următoarele semnificaţii :o intercalaţia dintre cele două strate limitează

comunicaţia între strate atunci când vee k k / este multmai mare decât 11 / vk h şi 22 / vk h . În acest cazcoeficientul λ permite determinarea permeabilităţii peverticală a intercalaţiei :

λ e

s

ve hr

khk

2=

o

între cele două strate nu există intercalaţie. În acestcaz coeficientul λ permite determinareapermeabilităţii pe verticală a zăcământului dacă sepresupune că vvv k k k == 21 :

λ 2

2

2 s

vr

khk =

• variabilele adimensionale :o

capacitatea de înmagazinare adimensională asondei :

222111 )(

1592,0

st t

Dr hmhm

C C

β β +=

o

presiunea adimensională :



13

pbQ

hk hk p D ∆

+=

µ 66,182211

o timpul adimensional :

C

t hk hk

C

t

D

D ∆

⋅

+

= µ 2211

00223,0

Cercetarea unei formaţiuni stratificate care conţine două strate

Testarea unei formaţiuni cu două strate este destul de dificilă, iarpentru obţinerea unor date coerente se poate considera trei strategii :

• testarea simultană a celor două strate ;

• testarea fiecărui strat separat ;

•

testarea unui strat, urmată de testarea simualtană acelor două strate.

Cercetarea simultană a celor două strate conduce la obţinerea unuivolum mic de informaţii, iar formaţiunea stratificată se comportă în cea maimare parte a timpului ca fiind omogenă şi având următoarele caracteristici :

21 khkhkh +=

iar factorul skin nu poate fi interpretat, acesta depinzând de factorul skin alfiecărui strat, de contrastul capacităţii de curgere dintre cele două strate şi de

coeficientul de schimb de fluide dintre cele două strate.Cercetarea separată a fiecărui strat presupune punerea în producţie a

unui singur strat ceea ce este destul de dificil de realizat succesiv pentrucele două strate. Deşi apar aceste dificultăţi la aplicare, această metodă permite obţinerea a celor mai multe informaţii referitoare la zăcământ.

Din analiza variaţiei presiunii şi a derivatei acesteia rezultă că încursul acestui test se succed trei perioade de curgere(fig.5) :

• prima perioadă de curgere radial- circulară care corespundestabilizării derivatei presiunii, reprezintă răspunsul primului

strat perforat;• o perioadă de tranziţie în care derivata presiunii înregistrază odescreştere ca urmare a faptului că stratul 2 începe să producă luării în consideraţie a unei grosimi prea mare a stratului.Momentul în care începe descreşterea derivatei depinde decomunicaţia pe verticală între cele două strate( adică devaloarea parametrului λ );



14

Curgere radialǎ în stratul perforat

Curgere radialǎ în ambele strate

• a doua perioadă de curgere radial circulară care corespundeunei a doua stabilizări a derivatei când presiunea se echilibrează

între cele două strate.

Fig.5 . Varia ţ ia presiunii şi a derivatei în cazul test ării separate a stratelor.

Presiunea adimensională raportată la suma înălţimilor ambelor strate :

( ) p

hhk

bQ p D ∆

+=

21

6,18 µ

Derivata se stabilizează la :

( ) 121 / 5,0 hhh + pentru prima stabilizare

5,0 pentru a doua stabilizare.

Alura curbelor de variaţie a presiunii şi a derivatei acesteia este foarteapropiată de cea observată în timpul testării unei sonde perforată parţial (fig.6).

Singura deosebire între curbele de variaţie a presiunii şi a derivateiacesteia pentru cazurile menţionate mai sus apare în perioada de tranziţie şianume : într-o sondă perforată parţial corespunde unei curgerii sferice, iar

derivata descreşte cu o pantă de 0,5, pe când în cazul unei formaţiunistratificate tranziţia este mai bruscă datorită ipotezei că între cele două stratecurgerea pe verticală este instantaneu pseudostaţionară.



15

Zona 1

Zona 2

Curgere radialǎ în zona 1

Fig.6. Curbelor de varia ţ ie a presiunii şi a derivatei acesteia pentru cazul unei

sonde care nu traversează în întregime stratul productiv, respectiv pentru cazul

forma ţ iunii stratificate.

Prima curgere radial-circular ă

Dacă efectul de înmagazinare a sondei se termină suficient dedevreme, această curgere se traduce printr-o stabilizare a derivatei, respectivprintr-o dreaptă(fig.7). Variaţia presiunii în coordonate semilogaritmice este

definită de ecuaţia :

+−+=− 12

11

1

11

87,010,3loglog5,21

sr m

k t

hk

bQ p p

s

d i µ β

µ

Fig. 7. Interpretarea datelor de presiuune prin metoda Horner în cazul testului de

refacere a presiunii pentru stratul1.

Analiza formaţiunii cu douǎ strate

Analiza sondei care penetreazǎ parţial stratul productiv



16

Curgere radialǎ

pe ansamblul zǎcǎmân tului

Analiza acestei curgeri permite determinarea capacităţii de curgere kh şi factorul skin ale zonei testate(stratul 1). Figura 7 prezintă alura curbei devariaţie a presiunii (metoda Horner) în cazul unui testului de refacere apresiunii pentru stratul 1.

A doua curgere radial-circular ă

Ansamblul celor două strate este caracterizat de acestă curgere care setraduce printr-o stabilizare a derivatei şi printr-o dreaptă semilogaritmică acărei ecuaţie este :

+−+=− s

r m

k t

kh

bQ p p

s

d i 87,010,3loglog5,21

2 βµ

µ

Analiza acestei curgeri permite determinarea capacităţii de curgere acelor două strate în ansamblu(fig. 8).

Fig.8. Varia ţ ia presiunii în func ţ ie de ) / )log(( t t t p ∆∆+

Analiza factorului skin este dificilă deoarece acesta este funcţie defactorul skin al fiecărui strat, dar şi de raportul dintre capacităţile de curgereşi de comunicaţia dintre cele două strate. De multe ori testul este ori preascurt sau comunicaţia pe verticală este prea slabă pentru ca a doua curgereradial-circulară să fie vizibilă în cursul testului.

Perioada de tranzi ţie

Momentul unde începe perioada de tranziţie dintre cele două curgeriradiale depinde de cât de intensă este curgerea pe verticală între un strat şicelălat. Cu cât parametrul λ este mai mare cu atât această tranziţie seproduce mai devreme(fig. 9).



17

Fig.9. Influen ţ a parametrului λ asupra alurei curbelor de varia ţ ie a presiunii şi

a derivatei acesteia.

Testarea unui strat urmată de testarea celor două strate înansamblu presupune punerea în producţie a primului strat şi testării acestuiaurmată de punerea în producţie a celui de-al doilea strat şi testare înansamblu a celor două strate.

În urma testării primului strat rezultă :•

capacitatea de curgere şi factorul skin al stratului testat ;• comunicaţia între cele două strate(parametrul λ ) ;•

capacitatea de curgere şi factorul skin echivalente pentru celedouă strate(această informaţie este obţinută numai în cazul în

care comunicaţia dintre cele două strate este bună, iar timpulde testare sufucient de lung)

Din testarea simultană a celor două strate rezultă capacitatea decurgere şi factorul skin echivalente pentru cele două strate.Caracteristicile celui de-al doilea strat pot fi obţinute astfel:

• capacitatea de curgere se obţine prin diferenţa între celedouă teste ;

• factorul skin se obţine din prin analiza efectuaută pe unmodel de sondă.

Pentru determinarea mai uşoară a caracteristicilor celui de-al doileastrat este necesar să existe un contrast mare între rezultatele celor două teste.În acest scop ar trebui testat stratul cu permeabilitatea cea mai mică.

În figura 10 se prezintă un caz influenţa a celor două strategii detestare :

• testarea prima dată a stratului cu permeabilitatea cea mai mică ;• testarea prima dată a stratului cu permeabilitatea cea mai mare.



18

Stratul 1

Stratul 2

Testarea ambelor strate

Fig.10. Influen ţ a strategiei de testare a sondei asupra rezultatelor test ării.

Factorii care afectează comportarea zăcămintelor

stratificate• Permeabilitatea relativă : dacă ambele strate au aceaişi

permeabilitate relativă, saturaţia în apă va fi mai mare în stratulmai compact decât în cel mai permeabil deoarece presiunea

medie este întotdeauna mai mare în stratele mai puţinpermeabile ;• Dimensiunea porilor : dacă porii în stratul mai puţin permeabil

sunt mai mici decât în stratul mai permeabil, atunci tendinţaeste de a se reduce comunicaţia între strate. Acest efect poate fiestimat din curbele de presiune capilară ;

• Geometria zăcământului : Geometria şi extinderea comunicaţiei între strate au un anumit efect observat în comportareazăcământului ;

•

Anizotropia permeabilităţii : în majoritatea zăcămintelor deţiţei, permeabilitatea în plan vertical este mult mai mică decâtpermeabilitatea în plan orizontal.

• Sistemul multistrat : analiza comportării acestui sistem poate firealizată cu o precizie acceptabilă ţinând seama de expresiilematematice stabilite pentru kh şi mh pe ansamblul formaţiuniistratificate.