A kútvizsgálatok eredményeinek felhasználása a dinamikus tároló modell pontosításában. Szakdolgozat

Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Kőolaj és Földgáz Intézet Olajmérnöki Intézeti Tanszék

A kútvizsgálatok eredményeinek felhasználása a dinamikus tároló modell pontosításában Szakdolgozat

Sári Zsófia Olajmérnök szakirányú továbbképzési szak

Konzulensek: Romero Roa Jose Lulio

Tároló értékelési szakértő, Kalegran Ltd.

Bódi Tibor PhD.

Egyetemi docens, Miskolci Egyetem, Kőolaj és Földgáz Intézet

MISKOLCI EGYETEM

UNIVERSITY OF MISKOLC

Műszaki Földtudományi Kar

Faculty of Earth Science & Engineering

KŐOLAJ ÉS FÖLDGÁZ INTÉZET

PETROLEUM AND NATURAL GAS INSTITUTE

———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

: H-3515 Miskolc-Egyetemváros, Hungary : (36) (46) 565-078 FAX: (36) (46) 565-077 e-mail: [email protected]

Szakdolgozat feladat

Sári Zsófia olajmérnöki szakmérnök hallgató részére

A kútvizsgálatok eredményeinek felhasználása a dinamikus tároló modell pontosításában

Gyűjtsön össze függőleges homokkő tárolóban, gáztelepekben végzett hidrodinamikai vizsgálatokat! Röviden ismertesse a kútvizsgálatok kiértékelésének elméleti hátterét! A PanSystem szoftver segítségével értékelje újra a kutak hidrodinamikai vizsgálatait! Amennyiben az adatok lehetővé teszik, mutassa be a réteg-kút együttműködését, a termelési tapasztalatok alapján! Mintapéldákon keresztül mutassa be, hogy a kútvizsgálatok kiértékeléséből nyerhető adatok segítségével hogyan pontosítható a CH tároló geológiai modellje, illetve a kútkiképzés eredményessége, hatékonysága!

Ipari konzulens:

Romero Roa Jose Lulio, Tároló értékelési szakértő, Kalegran Ltd.

Tanszéki konzulens:

Dr. Bódi Tibor, tudományos főmunkatárs

A szakdolgozat készítés helye:

MOL Nyrt., Budapest

A szakdolgozat leadási határideje:

2014. május 09.

Dr. Turzó Zoltán intézet igazgató, egyetemi docens

Miskolc, 2013. szeptember 9.

Igazoló lap szakdolgozat benyújtásához Olajmérnöki Szakmérnöki Szakirányú Továbbképzési Szakon hallgatók részére

A hallgató neve: Sári Zsófia Neptun-kódja: RTV6AQ A szakdolgozat címe: A kútvizsgálatok eredményeinek felhasználása a dinamikus tároló modell pontosításában

Eredetiségi nyilatkozat Alulírott Sári Zsófia, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a szakdolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a szakdolgozatban csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem. Miskolc, 2014.05.06.

a hallgató aláírása Tanszéki konzulens nyilatkozata Alulírott Dr. Bódi Tibor, jelen dolgozat beadásával egyetértek / nem értek egyet. 1) Miskolc, 2014.05.06.

a tanszéki konzulens aláírása Ipari konzulens nyilatkozata2) Alulírott Romero Roa Jose Lulio, jelen dolgozat beadásával egyetértek / nem értek egyet.1) Miskolc, 2014.05.06.

az ipari konzulens aláírása A szakdolgozat beadásra került Miskolc, 2014.05.06. a Kőolaj és Földgáz Intézet adminisztrációja

A nem kívánt rész nyomtatás után tollal törlendő. A dolgozat a konzulensek nemleges nyilatkozata mellett is benyújtható. Jelen intézeti igazoló lapot a szükséges aláírásokkal együtt a hallgató köteles az eredeti munkába beköttetni, közvetlenül a feladatkiírás mögé.

1

2

Amennyiben a hallgatónak nincs ipari konzulense a bekezdés értelemszerűen törlendő.

Köszönetnyilvánítás

Szeretnék köszönetet mondani Romero Roa Jose Lulionak, aki ipari konzulensemként, kollégámként és barátomként támogatta a dolgozat elkészültét hasznos tanácsaival és éles szemével. Köszönettel tartozom Dr. Bódi Tibornak, hogy belső konzulensként rengeteg elfoglaltsága ellenére a tüzetesen átnézte a munkát és rámutatott javítandó hibákra. Köszönöm a MOL Nyrt.-nek, hogy hozzájárult a dolgozathoz mind adatokkal, mind pedig erőforrásokkal.

Tartalom 1

Bevezetés ........................................................................................................................ 1

2

A kútvizsgálatok alapjai ................................................................................................. 2

3

4

5

2.1

A kútvizsgálatok célja ............................................................................................. 2

2.2

A kútvizsgálatok típusai.......................................................................................... 4

2.3

A kútvizsgálatok matematikai modellje ................................................................. 9

2.4

Gázkutak hozamegyenletei ................................................................................... 10

2.5

Kapacitásmérések ................................................................................................. 14

Kútvizsgálatok kiértékelése a gyakorlatban ................................................................. 18 3.1

A nyers adatok vizsgálata ..................................................................................... 18

3.2

Az adatsorok ritkítása és simítása ......................................................................... 18

3.3

A nyomásváltozási mérések kiértékelése ............................................................. 19

3.4

A nyomás- és hőmérsékletgradiens kiértékelése .................................................. 30

3.5

Kapacitásvizsgálatok kiértékelése ........................................................................ 31

Kútvizsgálat zárt homokkő gáztárolóban (Well-1 kút kútvizsgálata) .......................... 32 4.1

Bevezetés .............................................................................................................. 32

4.2

A megvalósult mérési program ............................................................................. 32

4.3

A mérési adatok vizsgálata ................................................................................... 33

4.4

Az értelmezés input paraméterei ........................................................................... 34

4.5

A nyomásemelkedés értelmezése ......................................................................... 35

4.6

A nyomás- és hőmérséklet gradiens mérés értelmezése ....................................... 40

4.7

A kapacitásmérés feldolgozása ............................................................................. 41

4.8

Összegzés .............................................................................................................. 43

Kútvizsgálat homokkő-csatorna gáztárolóban (Well-2 kút kútvizsgálata) .................. 45 5.1

Bevezetés .............................................................................................................. 45

5.2


5.3


5.4


5.5


5.6


5.7


5.8 6

7

Összegzés .............................................................................................................. 62

Kútvizsgálat U-alakú vetőkkel homokkő gáztárolóban (Well-3 kút kútvizsgálata) .... 64 6.1

Bevezetés .............................................................................................................. 64

6.2


6.3


6.4


6.5


6.6


6.7


6.8

Összegzés .............................................................................................................. 74

Összefoglalás ................................................................................................................ 76

Irodalomjegyzék .................................................................................................................. 77 Summary.............................................................................................................................. 78

Ábrajegyzék 1. ábra A kútvizsgálatok típusai (A szerző saját szerkesztése).............................................. 4 2. ábra Talpnyomásváltozás lépcsőzetesen növekvő hozamok hatására (A szerző saját szerkesztése, [2] alapján) ....................................................................................................... 5 3. ábra Konstans hozamú termeltetés utáni nyomásemelkedés hozam- és talpnyomás görbéje (A szerző saját szerkesztése, [2] alapján) ................................................................. 6 4. ábra A termelt hozamok és a talpnyomás alakulása interferenciamérés során(A szerző saját szerkesztése, [2] alapján)............................................................................................... 7 5. ábra Nyomás- és hozamváltozások egy pulzációs vizsgálat során (A szerző saját szerkesztése, [2] alapján) ....................................................................................................... 8 6. ábra A kúttalpnyomás alakulása egy DST mérés során (A szerző saját szerkesztése [3] alapján) .................................................................................................................................. 8 7. ábra A kútvizsgálati mérések inverz problémájának sematikus ábrája [4] ....................... 9 8. ábra 1µgz kifejezés és a nyomás kapcsolata (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján) . 11 9. ábra Hárompontos kapacitásmérés sematikus hozam- és nyomásgörbéje (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján) ..................................................................................................... 15 10. ábra Hárompontos kapacitásmérés grafikus megoldása olajkút exponenciális egyenletére (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján)......................................................... 16 11. ábra Hárompontos kapacitásmérés grafikus megoldása olajkút kéttagú hozamegyenletére (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján) .............................................. 16 12. ábra A kút körüli zóna nyomásváltozásának alakja, stimuláció nélküli, szennyezett, illetve serkentett réteg esetén (A szerző saját szerkesztése [2] alapján).............................. 20 13. ábra A kúttárolás hatása a nyomás- és nyomásderivált görbére a kút lezárása után[4]. 21 14. ábra Változó kúttárolás egy nyomáscsökkenés mérés log-log diagnosztikai ábráján [6] ............................................................................................................................................. 22 15. ábra Fázisátrendeződés hatása a.) a nyomásemelkedés görbén b.) a nyomásemelkedés mérés log-log diagnosztikai ábráján [6] .............................................................................. 23 16. ábra A diagnosztikai görbe áramlási tartományai és legjellemzőbb görbe típusok [9] . 25 17. ábra Nyomásemelkedés fél-logaritmikus ábrázolása (A szerző saját szerkesztése, [6] alapján) ................................................................................................................................ 27 18. ábra A radiál- és lineár kompozit modellek sematikus rajza [6] ................................... 28 19. ábra Tárolóhatárok nyomásderivált jelleggörbéi [9] ..................................................... 29 20. ábra A Well-1 kúton regisztrált nyomás- és hőmérsékletváltozás az idő függvényében ............................................................................................................................................. 33 21. ábra Well-1 kút nyomásemelkedés mérésének log-log diagnosztikai ábrája ................ 36 22. ábra Well-1 kút egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája .......................... 36 23. ábra Well-1 kút egyenes illesztéssel értelmezett fél-logaritmikus görbéje ................... 37 24. ábra Well-1 kút mért és számított diagnosztikai görbéje .............................................. 38 25. ábra Well-1 kút mért és számított semi-log görbéje ...................................................... 38 26. ábra Mért és számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra .............. 39 27. ábra Well-1 kút gradiens mérésének eredményei és kiértékelése ................................. 40 28. ábra A Well-1 kútra számított exponenciális hozamgörbe. ........................................... 42

29. ábra A Well-1 kútra számított kéttagú hozamgörbe ...................................................... 42 30. ábra Well-1 kút vizsgálatából származó modell sematikus ábrája ................................ 43 31. ábra Well-2 kúton regisztrált nyomás- és hőmérsékletváltozás az idő függvényében .. 47 32. ábra Well-2 kút nyomásemelkedés mérésének log-log diagnosztikai ábrája ................ 50 33. ábra Well-2 kút radiális homogén modellre egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája ............................................................................................................. 51 34. ábra Well-2 kút radiális homogén modellre egyenes illesztéssel értelmezett féllogaritmikus görbéje ............................................................................................................ 52 35. ábra Well-2 kút radiál kompozit modellre egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája ................................................................................................................................... 53 36. ábra Well-2 kút radiál kompozit modellre egyenes illesztéssel értelmezett féllogaritmikus görbéje ............................................................................................................ 54 37. ábra Well-2 kút mért és egyszerű radiális áramlásos modellre számított diagnosztikai görbéje ................................................................................................................................. 55 38. ábra Well-2 kút mért és egyszerű radiális áramlásos modellre számított semi-log görbéje ................................................................................................................................. 55 39. ábra Mért és egyszerű radiális áramlásos modellre számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra........................................................................... 56 40. ábra Well-2 kút mért és radiálkompozit modellre számított diagnosztikai görbéje ...... 57 41. ábra Well-2 kút mért és radiálkompozit modellre számított semi-log görbéje ............. 57 42. ábra Mért és radiálkompozit modellre számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra .................................................................................................................. 58 43. ábra Well-2 kút gradiensmérésének eredményei és kiértékelése .................................. 60 44. ábra A Well-2 kútra számított exponenciális hozamgörbe ............................................ 61 45. ábra A Well-2 kútra számított kéttagú hozamgörbe ...................................................... 62 46. ábra Well-3 kúton regisztrált nyomás- és hőmérsékletváltozás az idő függvényében .. 65 47. ábra Well-3 kút nyomásemelkedés mérésének log-log diagnosztikai ábrája ................ 67 48. ábra Well-3 kút egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája .......................... 68 49. ábra Well-3 kút egyenes illesztéssel értelmezett fél-logaritmikus görbéje ................... 69 50. ábra Well-3 kút mért és számított diagnosztikai görbéje .............................................. 70 51. ábra Well-3 kút mért és számított semi-log görbéje ...................................................... 70 52. ábra Mért és számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra .............. 71 53. ábra Well-3 kút gradiensmérésének eredményei és kiértékelése .................................. 72 54. ábra A Well-3 kútra számított exponenciális hozamgörbe ............................................ 73 55. ábra A Well-3 kútra számított kéttagú hozamgörbe ...................................................... 74 56. ábra A Well-3 kút által vizsgált telep sematikus ábrája (A szerző saját szerkesztése) . 75

Táblázatjegyzék 1. táblázat Well-1 kút nyomás- és hőmérsékletgradiens mérésének adatai ......................... 40 2. táblázat Well-1 kút kapacitásmérésének adatai ............................................................... 41 3. táblázat A Well-2 kút kiértékeléséhez használt modellek ............................................... 50 4. táblázat Well-2 kút nyomás- és hőmérsékletgradiens mérésének adatai ......................... 59 5. táblázat Well-2 kút kapacitásmérésének adatai ............................................................... 60 6. táblázat Well-3 kút nyomás- és hőmérsékletgradiens mérésének adatai ......................... 72 7. táblázat Well-3 kút kapacitásmérésének adatai ............................................................... 73

Mellékletek jegyzéke I. számú melléklet Dietz-féle alaktényező különböző gyűjtőterületű kutak esetén (SPE, Monograph, Vol.1. 1967) ....................................................................................................... I II. számú melléklet Telep-1 tároló tetőtérképe .................................................................... IV III. számú melléklet Telep-1 tároló tetőtérképe és a kútvizsgálat tárolómodellje ................ V IV. számú melléklet A Well-2 kút által feltárt Telep-2 telep és környezete AVO attribútum térképen, valamint Telep-2 spektrális dekompozíció térképe ............................................. VI V. számú melléklet Well-2 kút geológiai- és kútvizsgálatból származó sematikus modellje ............................................................................................................................................VII

Felhasznált jelölések

A[-]

-

Aw [mm2]

-

B[-]

-

Bg [m3/nm3]

-

Bw [m3/nm3]

-

konstans a béléscsőköz keresztmetszete konstans gáz teleptérfogati tényezője víz teleptérfogati tényezője

μ,μg [Pas]

-

fluidum viszkozitása

m(p) [-]

-

pszeudo nyomás

n[-] OGIP [m3] p [Pa,MPa]

-

konstans számított gáz földtani vagyon

-

nyomás az extrapolált egyenesnél Δt=1 óránál leolvasott nyomásérték nyomás a kút gyűjtőterületének határán számított rétegnyomás a normál állapot nyomása áramlási kúttalpnyomás

C[-]

-

konstans

p1hr [h]

-

C[m3/Pa]

-

kúttároló hatás

pe[Pa]

-

CA [-]

-

pr [MPa]

-

CD[-]

-

Dietz-féle alaktényező dimenzió nélküli kúttároló hatás

psc [Pa]

-

cg [1/MPa]

-

gáz kompresszibilitása

pwf [Pa]

-

ctw[1/Pa]

-

a kútban lévő fluidum kompresszibilitása

pws [Pa]

-

statikus kúttalpnyomás

cw [1/MPa]

-

víz kompresszibilitása

q [m3/nap]

-

fluidum hozam

Cs [m3/MPa] D[-] D [1⁄(nm3⁄nap) ]

-

kúttároló hatás konstans

r [m]

-

kúttól való távolság

-

turbulencia

ρ [kg/m3]

-

sűrűség

ΔpS [MPa]

-

rD [- ]

-

dimenzió nélküli sugár

Δt [h]

-

re [m]

-

a kúthoz tartozó gyűjtőterület sugara

ϕ[-]

-

porozitás törtben

-

gáz sűrűsége

F [-] FE[-]

-

tárolási arány áramlási hatékonyság

ρg [kg/m3] Rinv [m] rw [m]

-

g [m/s2]

-

nehézségi gyorsulás

S[-]

-

γg [-]

-

gáz relatív sűrűsége

Sw [-]

-

h [m]

-

a mérés mélysége

tD1 [-]

-

heff[m]

-

effektív rétegvastagság

tequiv.[h]

-

megkutatottsági sugár a kút sugara mechanikai szkin tényező víztelítettség törtben a kúttároló hatás megszűnésének időpontja Agarwal-féle

szkin okozta nyomásváltozás a kút lezárásától eltelt idő

ekvivalens idő Horner-féle pszeudo idő a normál állapot hőmérséklete

k [mD,μm2]

-

permeabilitás

tp [h]

-

kh [μm2 m]

-

transzmisszibilitás adott fluidumra

Tsc[288 K]

-

(k⁄μ)g [μm2/Pas] L [m]

-

a gáz mobilitása

Tws [oC]

-

statikus hőmérséklet

-

Vw [m3]

-

a kút térfogata

LD [-]

-

W [m]

-

homokkő csatorna szélessége

Lrad [m]

-

z[-]

-

gáz eltérési tényezője

M [-]

-

tárolóhatár távolsága a radiál kompozit modell belső zónájának határa, dimenzió nélkül kifejezve a radiális diszkontinuitás távolsága mobilitás arány

-

1

Bevezetés

A kútvizsgálatok tervezése, és értékelése a rezervoármérnöki munka igen fontos részét képezi. Az egyik legfontosabb és leghasznosabb információ, melyet a rezervoármérnökök felhasználnak

munkájuk

során,

a nyomás.

A kút

és

a szénhidrogén

tároló

nyomásviszonyainak és egyéb paramétereinek megismerése kulcsfontosságú az in-situ szénhidrogén mennyiségének és a tároló viselkedésének, a kitermelés megtervezésének szempontjából. A hidrodinamikai kútvizsgálatok fejlődése az 1980-as években felgyorsult az egyre több és pontosabb információszerzés igényének köszönhetően. Az eszközök és módszerek igen gyors tempóban alkalmazkodtak az igényekhez, a számítógépek elterjedésével pedig a feladatok elvégzése sokkal gyorsabbá és pontosabbá vált, lehetségessé vált addig megoldatlan problémák új számítási módszerekkel való megoldása. A szimulációk ma már nagymértékben segítik a rezervoármérnököket a kút és a tároló tényleges állapotának megismerésében, és a dinamikus tároló modell pontosításában. Diplomamunkámban áttekintem a kútvizsgálatok célját és típusait, összefoglalom a vizsgálatok során leggyakrabban használt alapösszefüggéseket. Röviden foglalkozom a kútvizsgálatok kiértékelésének alapelveivel, majd három gázkút vizsgálatán keresztül bemutatom ezen elvek alkalmazását Pansystem szoftver alkalmazásával.

1

2

A kútvizsgálatok alapjai

2.1 A kútvizsgálatok célja A különböző típusú kútvizsgálatok célja minden esetben in-situ információk szerzése a kútról és a tárolóról, dinamikus körülmények között. Ezek felhasználásával pedig a geológiai

és

geofizikai

információszerzésen

alapuló

statikus

tárolómodell

továbbfejleszthető pontosabb, dinamikus modellé. A hozam változtatásával a kútból és rezervoárból álló rendszer eredeti, nyugalmi nyomásviszonyaiban zavart idézünk elő, a rendszer nyomásválasza pedig a különböző paraméterek meghatározását teszi lehetővé. A kapott információk alapvető fontosságúak a rezervoármérnökök számára a termelés megkezdése előtt, hogy a tároló művelését a lehető legoptimálisabban meg tudják tervezni, később pedig ugyanígy a termelőmérnököknek, hogy a termelő- és besajtoló kutak optimális kapacitását és köztük a legjobb együttműködést érhessék el, ezáltal a mező a legjobb teljesítményt nyújtsa. Helybeni információt kaphatunk a kút fluidumtermelő képességéről (hozamegyenlet), a réteg gáz- illetve folyadékvezető képességéről. Meghatározhatjuk a tároló kezdeti- és átlagos rétegnyomását, megtudhatjuk, hogy a kút fúrása és esetleges kiképzése hogyan érintette a tároló kútközeli részét, a kút-tároló kommunikációt, azaz szükség van-e később rétegserkentésre. Több kút esetében a kutak közötti hidrodinamikai kapcsolatot vizsgálhatjuk, valamint a köztük levő tárolórészek tárolási kapacitását is meg tudjuk határozni. Amennyiben a kút (kutak) közelében tárolóhatár van jelen, így annak a távolsága és jellege is megismerhető a kútvizsgálatokból. Kutatófúrásokban alkalmazva a kútvizsgálatokat megerősíthető vagy cáfolható a kutatási koncepció, valamint megadhatók az első termelési előrejelzések. A kitermelhető fluidum tulajdonságai, a hozam, a tároló nyomásviszonyai és a jelenlevő vagyon mennyisége a jelenlévő tároló határok távolságából és jellegéből. A tároló vezetőképessége alapján tervezhető a termeléshez szükséges kutak száma és egymástól való távolsága is. Lehatároló fúrások esetében a korábbi tároló leírás pontosítható, esetleges tárolón belüli inhomogenitásokról is információ szerezhető.

2

Már termelő tárolók menedzsmentjének szintén fontos részét képezik a kútvizsgálatok. Termelő és/vagy besajtoló kutakon periódikusan elvégzett tesztek - a tároló modelljének pontosítása mellett - a tároló viselkedésének időbeni változását teszik láthatóvá a szakemberek számára, például kutak közötti kommunikációt és a réteg átlagnyomásának változását. Ezen vizsgálatokkal fokozható a termelés gazdaságossága, hiszen általuk pontosíthatók a termelési előrejelzések, időben kapható információ a kutak stimulálásának, esetleg átképzésének szükségességéről. Adott esetben nyomon követhető a kiszorító fluidum frontjának helyzete, lehetővé téve a használt kiszorítási mechanizmus hatékonyságának meghatározását.

3

2.2 A kútvizsgálatok típusai A kútvizsgálatokat több szempont szerint is csoportosíthatjuk (1. ábra). A mérés célja szerint kapacitás- és nyomásváltozási vizsgálatokra bonthatók, a kút szerkezete szerint vannak nyitott lyukban és már kiképzett kutakban végzett mérések. A mérésben résztvevő kutak száma szerint pedig lehetnek egy- vagy több kútban végzett vizsgálatok.

1. ábra A kútvizsgálatok típusai (A szerző saját szerkesztése) A mérések történhetnek már kiképzett kutakban, vagy még kiképzetlenekben, a fúrás alatt vagy után. A kiképzetlen kútban végzett kútvizsgálatokat DST méréseknek (Drill Stem Test), illetve fúrószáras vizsgálatoknak nevezzük [1]. A mérések elveinek és a kiértékelés módszereinek tekintetében ezek megegyeznek. A mérés típusa szerint megkülönböztetünk kapacitás- és nyomásváltozási vizsgálatokat. Kapacitásvizsgálatok esetében a kút hozamegyenletének közvetlen meghatározása a cél, a nyomásváltozási vizsgálatok pedig a tároló réteg paramétereinek megismerésére irányulnak, közvetve pedig meghatározható belőlük a tároló és a kút termelési kapacitása. A mérésben résztvevő kutak száma szerint vannak egy- és több kútban végzett kútvizsgálatok. Az egy kútban végzett vizsgálatokat bonthatjuk termeltetéshez, illetve besajtoláshoz köthető vizsgálatokra. Termeltetés alatt végzett vizsgálatok a nyomásemelkedés mérés (Build-up Test) és a nyomáscsökkenési görbék felvétele (Drawdown Test). Besajtoláshoz 4

köthetők a az úgynevezett besajtolásvizsgálat (Injection Test) és a nyomásvisszaállási teszt (Fall-off Test). A fent említett vizsgálatok mindegyike végezhető mind állandó-, mind pedig változó hozam alkalmazása mellett. A hazai gyakorlatban leginkább használatos méréseket az alábbiakban részletesebben is áttekintem. 2.2.1

Nyomáscsökkenés mérés

A hagyományos kiértékelési módszerek a nyomáscsökkenés mérést tekintették kiindulási alapnak. A mérés kiinduló helyzete az, hogy a kút statikus állapotnak tekintett zárt állapotban van. Megnyitása után állandó hozammal termel. Termelés közben a nyomást folyamatosan regisztrálják. Az áramlási kúttalpnyomás a termelés közben csökken. A 2. ábrán egy lépcsőzetesen emelkedő hozammal termeltetett kút nyomásváltozás - és hozam görbéje látható. A nyomás csökkenése a kezdeti értékhez képest annál nagyobb mértékű, minél nagyobb a beállított hozam.

2. ábra Talpnyomásváltozás lépcsőzetesen növekvő hozamok hatására (A szerző saját szerkesztése, [2] alapján)

A nyomáscsökkenés mérése során állandónak tekintett hozam a valóságban nem tartható megbízható konstans értéken, annak ellenére, hogy idővel mind jobban stabilizálódik, és egyre inkább közelít a konstans értékhez. Gondot okoz továbbá, hogy a kút rendszerint már nem valós kiinduló állapotában van a teszt megkezdésekor, bizonyos esetekben már a kútvizsgálatot megelőzően is termelt. Amennyiben nem termelt, akkor is többségében a fúrási- és/ vagy kiképzési műveletek során használt fúróiszapok és egyéb kútmunkálati 5

folyadékok hatásaként a réteg kútkörzet-közeli része elszennyeződhetett, esetlegesen már rétegserkentést is végezhettek, ezáltal szkin-hatást hozva létre. A nyomáscsökkenés mérés konstans hozam-problémája kiküszöbölhető kellően hosszú termelési idővel, amely azonban nem mindig lehetséges. Amikor a tároló határainak távolságáról akarunk információt kapni (Reservoir Limit Test), kellően nagy tároló esetén ez a mérés kifejezetten előnyös, a kiértékelés pedig kellően pontos lehet. 2.2.2

Nyomásemelkedés mérés

A legegyszerűbb nyomásemelkedés mérés során q = állandó hozamú, t1 ideig tartó termeltetés után a kutat lezárják, és mérik a kúttalpi nyomás emelkedését. Egy ilyen vizsgálat hozam- és nyomásváltozási görbéjét tartalmazza a 3. ábra.

3. ábra Konstans hozamú termeltetés utáni nyomásemelkedés hozam- és talpnyomás görbéje (A szerző saját szerkesztése, [2] alapján)

A nyomáscsökkenés mérésénél tárgyalt, a hozam állandó értéken tartásával kapcsolatos probléma ebben az esetben is hatást gyakorol a mérésre (bár kisebb mértékben), ezen felül - amennyiben már termelő kútról van szó -, a mérés ideje alatt a termelésnek szünetelnie kell.

6

2.2.3

Interferencia mérés

Két

kút

közötti

hidrodinamikai

kapcsolat

meglétéről

legegyszerűbben

interferenciaméréssel lehet meggyőződni. Ennek alapesete, amikor az egyik kutat állandó qA hozammal termeltetik, a másikat pedig lezárják (qB = 0), és mérik a nyomásemelkedést, amely a kapcsolat megléte esetén az aktív kút folyamatos termelésének eredményeképpen bizonyos idő után csökkenni kezd, ahogyan azt a 4. ábra szaggatott vonallal jelzett talpnyomás görbéje is mutatja.

4. ábra A termelt hozamok és a talpnyomás alakulása interferenciamérés során(A szerző saját szerkesztése, [2] alapján)

2.2.4

Pulzációs mérés

Pulzációs mérés esetében az aktív kutat állandó qA hozammal termeltetik, a megfigyelő kútban pedig (qB = 0) az aktív kút termeltetése által a tárolóban generált nyomáshullámot regisztrálják, amely az aktív és passzív kutak egymástól való távolságának megfelelő késéssel jelentkezik. Annak érdekében, hogy kiküszöböljék a mérési hibából adódó nyomásváltozást a regisztrált görbén, szakaszos termeltetést alkalmaznak, ezáltal a regisztrált nyomásgörbe pulzál, ez pedig már bizonyossá teszi a két kút közötti interferencia létét. Egy ilyen mérés hozam- és nyomásváltozási görbéje szerepel az 5. ábrán.

7

5. ábra Nyomás- és hozamváltozások egy pulzációs vizsgálat során (A szerző saját szerkesztése, [2] alapján)

2.2.5

DST (Drill Stem Test) mérés

DST mérést általában új kutaknál szokás alkalmazni, mert fúróberendezés szükséges a kivitelezéséhez. Az eszköz a fúrószár végére erősített szelepekből és pakkerekből áll, lehetővé teszi a talpi fluidum mintavételezést is. A talpi zárás alkalmazása a mérési idő jelentős lerövidülését eredményezi, kiértékelését tekintve eltér a többi módszertől, ugyanis termelő- és zárt periódusok váltogatják egymást a mérés során. Egy ilyen mérés sematikus nyomásgörbéjét szemlélteti a következő ábra:

6. ábra A kúttalpnyomás alakulása egy DST mérés során (A szerző saját szerkesztése [3] alapján)

8

2.3 A kútvizsgálatok matematikai modellje A kútvizsgálati mérések kiértékelése tulajdonképpen egy inverz probléma megoldását jelenti (7. ábra). Az általunk generált bemenő jelre, azaz hozamváltozásra a rendszer (rezervoár) válasza a nyomásváltozás. A kiértékelés során keressük azt a modellt, amelynek válasza az inputra a lehető legkisebb eltérést mutatja a valós rendszer nyomásválaszához képest. Ebben az esetben azt mondhatjuk, hogy a valós rendszerünk és modell paraméterei (permeabilitás, porozitás, stb.) jó közelítéssel azonosak. Azonban nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a kútvizsgálatok során használt modellek eltérnek a hagyományos értelemben vett geomodellektől, hiszen itt dinamikus modellekről van szó, ezen kívül a valóságot nem írják le pontosan, paramétereik egy homogén tárolóra vonatkozó értékek, illetve a valós heterogén tárolónak az átlagparaméterei.[4]

7. ábra A kútvizsgálati mérések inverz problémájának sematikus ábrája [4] A matematikai modell lehet analitikus, vagy numerikus, többségében az analitikus módszer használatos a kútvizsgálatok kiértékelése során. A tárolóban zajló folyamatok leírása a három egyenlet típuson alapuló szivárgási differenciálegyenletekkel történik. Ezek az alapegyenletek: a Darcy-egyenlet, az áramló fluidum típusától függő állapotegyenlet, valamint az anyagmegmaradás elvét kifejező kontinuitási egyenlet. Abban az esetben, ha a tárolókőzet homogén és izotróp (a porozitás és permeabilitás állandó és irányfüggetlen), a viszkozitás és a kompresszibilitás konstans, a gravitációs és hőmérsékleti hatások elhanyagolhatók, a fentebb említett egyenletek összevonásával, radiális koordinátarendszert alkalmazva az összenyomható fluidumok (reális gázok) szivárgásának általános differenciálegyenlét kapjuk meg: 𝜕 2 𝑇2 𝜕𝑟 2

1 𝜕𝑇2

+𝑟

𝜕𝑟

−

𝜕𝑇2 𝜕

𝜕𝑟 𝜕𝑟

�𝑙𝑛(𝜇𝑧)� =

2𝜙𝜇 𝜕𝑇 𝜋

𝜕

� 𝜕𝑡 − 𝑑 𝜕𝑡 (ln 𝑧)�

(1)

A gáz viszkozitásának és eltérési tényezőjének átlagértékével kifejezve az egyenlet egy 9

egyszerűbb formában is felírható: 𝜕 2 𝑇2 𝜕𝑟 2

1 𝜕𝑇2

+𝑟

𝜕𝑟

=

2𝜙𝜇 𝜕𝑇 𝜋

𝜕𝑡

(2)

Tekintve, hogy ez a két paraméter a nyomásnak nem analitikus függvénye, a nyomásfüggés figyelembevételéhez az Al Hussaniny, Ramey és Crawford által bevezetett pszeudo nyomás használata szükséges ahhoz, hogy a diffúzivitási egyenlet a kissé összenyomható folyadékokra is jellemző formát öltsön. A pszeudo nyomás definíció szerint: 𝑇 𝑇

𝑚(𝑑) = 2 ∫𝑇

0

𝜇𝑧

𝑑𝑑

(3)

Az ennek felhasználásával kapott diffúzivitás-egyenlet reális gázokra: ∇2 𝑚(𝑑) =

𝜙𝜇𝑔 𝑐𝑔 𝜕𝑚(𝑇) 𝜕𝑡

𝜋

(4)

A differenciálegyenletek, a perem- és kezdeti feltételek ismeretében nyomásváltozási görbék és hozamegyenletek meghatározására egyaránt felhasználhatók.

2.4 Gázkutak hozamegyenletei Reális gázok áramlásának leírásakor figyelembe kell venni, hogy a gázok hőmérséklet- és nyomásfüggő fizikai paraméterekkel bírnak, másrészt már viszonylag kis hozamok esetében is nagy a valószínűsége, hogy nagy lesz a gázáramlás sebessége, így a turbulencia már korántsem elhanyagolható. Az egyfázisú gázáramlás kétféleképpen vezethető le: az összenyomható fluidumok szivárgásának általános differenciálegyenletéből, vagy a Darcy-törvény differenciális formájából kiindulva. A Darcy-egyenletből levezetve a gázáramlásra vonatkozó általános egyenlet: 𝑞𝑔 =

2𝜋𝜋ℎ𝑇𝑠𝑠

𝑟 𝑇𝑇𝑠𝑠 𝑙𝑙 𝑒 𝑟𝑤

𝑝𝑒

∫𝑝

𝑤𝑤

𝑝

𝜇𝑔 𝑧

𝑑𝑑

(5)

Az egyenletben áttérve a kútvizsgálatok eredményeképpen kapott átlag tárolónyomásra, látszólagosan állandósult állapotot feltételezve a következő formát ölti a kifejezés:

10

𝑞𝑔 =

2𝜋𝜋ℎ𝑇𝑠𝑠

𝑟 𝑇𝑇𝑠𝑠 �𝑙𝑙 𝑒 −0.75� 𝑟𝑤

𝑝̅

∫𝑝

𝑝

𝑤𝑤 𝜇𝑔 𝑧

𝑑𝑑

(6)

Az integrál mögötti részt a nyomás függvényében ábrázolva három nyomástartomány különíthető el, ahogyan azt a 8. ábra is szemlélteti.

8. ábra 𝟏⁄𝝁𝒈 𝒛 kifejezés és a nyomás kapcsolata (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján)

2.4.1

Lineáris tartomány

Körülbelül 138 bar nyomásig a görbe egy, az origón áthaladó egyenes, ebben a tartományban 1/μgz állandónak tekinthető. Ennek figyelembevételével elvégezve a 6. egyenlet integrálását, majd hozzávéve a kút körüli zóna szennyezettségét és a turbulenciát, az alábbi összefüggést kapjuk: 𝑞𝑔 = 2.4.2

𝜋𝜋ℎ𝑇𝑠𝑠 �𝑝̅ 2 −𝑝𝑤𝑤 2 �

𝑟 𝑇𝑇𝑠𝑠 𝜇𝑔 𝑧�𝑙𝑙 𝑒 −0.75+𝑠+𝐷𝑞𝑔 �

(7)

𝑟𝑤

Állandó tartomány

207 bar nyomás felett p/μgz érték állandónak vehető, így pedig a fenti (6) egyenlet integrálja a következőképpen néz ki:

11

𝑞𝑔 = 2.4.3

𝑝 � �𝑝̅ −𝑝𝑤𝑤 � 𝜇𝑔 𝑧 𝑎𝑎𝑎 𝑟 𝑇𝑇𝑠𝑠 �𝑙𝑙 𝑒 −0.75+𝑠+𝐷𝑞𝑔 � 𝑟𝑤

𝜋𝜋ℎ𝑇𝑠𝑠 �

(8)

Görbülő tartomány

Nagyjából 138 és 207 bar között p/μgz -nek határozott görbülete van. 2.4.4

Teljes nyomástartomány

Célszerű olyan egyenletet használni, amely a teljes nyomástartományban érvényes. Erre kiváló megoldást adtak Al-Hussainy és társai a pszeudo nyomás bevezetésével, amely definíció szerint gázkutak esetén: 𝑝̅

𝑚(𝑝) = 2 ∫𝑝

𝑤𝑤

𝑝

𝜇𝑔 𝑧

𝑑𝑑

(9)

Az integrálnak egy egyszerű azonossággal való átalakítása révén jutunk el a gáz látszólagosan

állandósult

áramlására

a

teljes

nyomástartományban

érvényes

összefüggéséhez, amely mind a turbulenciát, mind a kútkörüli zóna eltérő permeabilitását figyelembe veszi: 𝑞𝑔 =

𝜋𝜋ℎ𝑇𝑠𝑠 �𝑚(𝑝̅ )−𝑚(𝑝𝑤𝑤 )�

𝑟 𝑇𝑝𝑠𝑠 �𝑙𝑙 𝑒 −0.75+𝑠+𝐷𝑞𝑔 �

(10)

𝑟𝑤

Fenti egyenletek megoldása helyett a gyakorlatban kapacitásvizsgálatokkal határozzák meg a hozamegyenleteket, mintegy inverz módon megoldva ezzel a problémát. Gázkutak esetén kétféle hozamegyenlet használatos: az exponenciális (ellennyomásos)- és a kéttagú hozamegyenlet. 2.4.5

Az exponenciális hozamegyenlet

Az exponenciális egyenlet a kis nyomású gázkút hozama és az alkalmazott depresszió között az alábbi módon teremt kapcsolatot: q g = C(p� 2 − pwf 2 )n

Az egyenlet C konstansa elméleti úton a következőképpen határozható meg:

12

(11)

πkhTsc

C = �Tp

sc µg

� z

n

1

2n−1 r D1−n �ln e −0.75+s� rw

(12)

Az n kitevő értéke az áramlás jellegéről ad információt, 0.5 ≤ n ≤ 1. Teljesen lamináris áramlásra D =0 és n = 1, míg teljes mértékben turbulens esetben D = ∞, n = 0.5. Nagy nyomásokra az exponenciális hozamegyenlet alakja: q g = C(p� − pwf )n

(13)

Ekkor C konstans elméleti számítási formulája: πkhTsc

C=�

Tpsc

A kifejezésben szereplő �𝑑⁄𝜇𝑔 𝑧�

p

n

� µ z� �

á𝑡𝑙

g

átl

1

2n−1 r D1−n �ln e −0.75+s� rw

(14)

értéket az átlagos rétegnyomás és az áramlási

kúttalpnyomás számtani átlagértékénél kell meghatározni. Az ellennyomásos hozamegyenlet teljes nyomástartományra érvényes alakja a pszeudo nyomások felhasználásával a következő: q g = C[m(p� ) − m(pwf )]n

(15)

Itt C konstans számításához már nem szükséges 𝑑⁄𝜇𝑔 𝑧 tag használata: C=�

2.4.6

πkhTsc n Tpsc

�

1

2n−1 r D1−n �ln e −0.75+s� rw

(16)

A kéttagú hozamegyenlet

Csakúgy, mint az exponenciális egyenlet esetében, ennek a hozamegyenletnek is három, nyomástartománynak megfelelő formája van. Kis nyomásokra az elméleti összefüggés: p� 2 − pwf 2 = Aq g + Bq2g

(17)

Az egyenletben szereplő A és B konstansok elméleti összefüggései: A=�

Tpsc µg z πkhTsc

r

� �ln r e − 0.75 + s� w

13

(18)

B=

Tpsc µg z πkhTsc

D

(19)

Nagynyomású gázkutak esetében – ahogyan az exponenciális egyenletnél is – csak a nyomások különbsége szerepel a kifejezésben a négyzetes tagok helyett: p� − pwf = Aq g + Bq2g

(20)

Az ide vonatkozó konstansok alakja pedig a következőképpen módosul: Tp

A = �πkhTsc � � sc

µg z

pátl

r

� �ln r e − 0.75 + s� w

Tp

B = πkhTsc � sc

µg z

pátl

�D

(21) (22)

A teljes nyomástartományra érvényes formát itt is a pszeudo nyomásokkal lehet felírni: m(p� ) − m(pwf ) = Aq g + Bq2g ,

ahol

Tp

r

A = πkhTsc �ln r e − 0.75 + s� , sc

w

Tp

B = πkhTsc D .

2.5

(23)

(24) (25)

sc

Kapacitásmérések

Kapacitásmérés során huzallal nyomás- és hőmérsékletmérő műszert engednek a perforáció közelébe, a felszínen pedig mérik a hozamot. Amennyiben technikai okokból nagy a mélységbeli eltérés a műszer és a perforáció közepe között, úgy áramlási gradiensmérés

felhasználásával

kell

korrigálni

a

nyomásértékeket.

A felszínen

mérőturbinával, mérőperemmel mért vagy fúvókaképlettel számolt hozamértékeket át kell számítani normál állapotra. [1] A hozamegyenletek meghatározásához a kút termelésének minimum látszólagosan állandósulnia kell, ellenkező esetben hibás egyenlet paramétereket kapunk eredményül. A kapacitásmérésnek több fajtája van, melyek közül kiértékelés során jelen dolgozatban csupán a hárompontos mérést használtam, így a továbbiakban részletesebben csak ezt 14

ismertetem. 2.5.1

Egypontos (egy fúvókás) kapacitásmérés

Az egypontos kapacitásmérés mindössze egyetlen fúvókával való termeltetést és áramlási talpnyomásmérést jelent. A mérés használhatósága csupán a telítetlen olajtelepből történő egyfázisú olajtermelésre korlátozódik, azaz teljesülnie kell a p>pwf>pb feltételnek. 2.5.2

Hárompontos kapacitásmérés

Hárompontos kapacitásmérés esetében minimum három fúvókán mérnek hozamokat. Minden esetben állandósulásig mérnek, ezzel párhuzamosan pedig az áramlási kúttalpnyomást is regisztrálják. Egy ilyen mérés sematikus hozam- és nyomásgörbéje látható a 9. ábrán.

9. ábra Hárompontos kapacitásmérés sematikus hozam- és nyomásgörbéje (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján)

A mért hozamokat ábrázolva log Δp-log q koordinátarendszerben (log minden esetben tízes alapú logaritmust jelöl) egy egyenes adódik, amely egyenes x-tengelymetszete és meredeksége adja az exponenciális hozamegyenlet paramétereit. Nagynyomású gázkútra a forma ugyanez alkalmazható, kis nyomású gázkutakra a nyomásnégyzetek különbségét, míg a teljes nyomástartományra a pszeudo nyomások különbségét kell ábrázolni. A 10. ábrán egy olajkút hárompontos kapacitásmérésének kiértékelése látható.

15

10. ábra Hárompontos kapacitásmérés grafikus megoldása olajkút exponenciális egyenletére (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján) Az egyenes függőleges tengellyel bezárt szögének tangense adja az egyenlet n paraméterét, az x tengellyel való metszet pedig C paraméter logaritmusát. Meghatározható még az a hozam, amellyel a kút atmoszferikus nyomásnak megfelelő kúttalpnyomáson termel, azaz a kút elméletileg lehetséges maximális hozama (Absolute Open Flow – AOF). Amennyiben a mért hozamokat p2-pwf2/q – q koordinátarendszerben ábrázoljuk, úgy az előzőhöz hasonló módon, grafikusan határozható meg az olajkút kéttagú hozamegyenlete (11. ábra):

11. ábra Hárompontos kapacitásmérés grafikus megoldása olajkút kéttagú hozamegyenletére (A szerző saját szerkesztése, [1] alapján) Fenti egyenlet kisnyomású gázokra is alkalmazható. Nagynyomású esetben a sima nyomáskülönbséget, a teljes nyomástartományban pedig a pszeudo nyomások különbségét kell ábrázolni. 2.5.3

Izokron kapacitásmérés

A mérési módszer lényege, hogy különböző fúvókákon termeltetik a kutat azonos ideig, a 16

hozam állandósulását csak az utolsó fúvóka esetében várják meg. Két fúvóka között annyi ideig tartják zárva a kutat, míg a talpnyomás vissza nem áll a termeltetés megkezdése előtti értékre. Így tehát a termeltetési időszakok hossza az utolsótól eltekintve azonos, míg a zárás időtartama növekszik. 2.5.4

Módosított izokron kapacitásmérés

A módosított izokron kapacitásmérés annyiban tér el az előző típustól, hogy a zárások azonos időtartamúak. A hozam állandósulását itt is csak az utolsó fúvóka esetében várják meg.

17

3

Kútvizsgálatok kiértékelése a gyakorlatban

Szakdolgozatomban három, homokkő tároló rétegre mélyült kút rétegvizsgálatának kiértékelését végeztem el. A kutak rövid leírását, és a bemenő paramétereket az egyes esettanulmányoknál mutatom be. Jelen fejezetben csupán a kiértékelés menetét kívánom ismertetni úgy, ahogyan azt a dolgozat elkészítése során alkalmaztam.

3.1 A nyers adatok vizsgálata A kútvizsgálati mérések során a műszerek által mért nyomás- és hőmérséklet adatokat a kiértékelés első lépéseként megvizsgáltam. Leellenőriztem az adatok formátumát, a használt mértékegységeket. Ellenőriztem, hogy az adatok első ránézésre tükrözik-e a megvalósult mérési programot. Ha vannak kiugró értékek, azok műszaki vagy egyéb hibához köthetők-e, s így esetleg figyelmen kívül hagyhatók a kiértékeléskor (eltávolíthatók az adatsorból), vagy pedig a kút és a tároló valamely tulajdonságának, a kútban történt valamilyen folyamat eredményei, amelyeket az értelmezésbe be kell vonnom. Előbbire utalhat, ha két műszer közül csak az egyik adatsorában találhatók meg a kiugró értékek (természetesen ekkor a másik műszer adatait célszerű használni a kiértékelésre, azonban esetemben ilyen hiba nem fordult elő), ha azonban mindkét műszer azonos lefutású nyomás- és hőmérsékletgörbéket szolgáltatott, úgy az adatsorok alkalmasak a kiértékelésre, nem szorulnak vágásra vagy korrekcióra. Amennyiben a két műszer adataiban nem tapasztalható semmilyen rendellenesség, azok hibahatáron belül megegyeznek, úgy tetszőleges, melyik műszer adatait használtam fel.

3.2 Az adatsorok ritkítása és simítása A műszerek által mért adatsorok jól átgondolt ritkítása meggyorsítja a számításokat, ugyanis

megtehető

anélkül,

hogy

a

görbék

kiértékelés

szempontjából

fontos

jellegzetességei elvesznének a ritkítás által. Mivel a legnagyobb mértékű nyomásváltozás közvetlenül a kút nyitása illetve zárása után jelentkezik, így leggyakrabban azt a módszer használatos, hogy logaritmikus ciklusonként meghatározott számú pontot hagynak meg.

18

A kiugró értékek eltávolítása szintén fontos feladat a kiértékelés további menete szempontjából, ugyanis ezek az egyenes- és típusgörbe illesztést egyaránt módosíthatják. A simítás megtehető például statisztikai átlag, vagy különbözőképpen súlyozott átlagértékek felhasználásával is.

3.3 A nyomásváltozási mérések kiértékelése 3.3.1

A szkin-effektus

A kút körüli részen a permeabilitás eltérhet a tároló átlagos permeabilitásától. A fúrás, cementezés és perforálás során fúróiszap, cementtej, törmelék tömítheti el a pórusokat, ezáltal a kútkörzet permeabilitása csökken, míg rétegserkentés – például savazás – során a kútkörzet fluidum vezető képességét növelik. Az eredeti állapothoz képest megváltozott permeabilitású,

vagy

másnéven

szennyezett

zóna

nyomásváltozásra,

illetve

hozamváltozásra gyakorolt hatása a szkin-tényezővel vehető figyelembe. Dimenzió nélküli formában a szkin által okozott nyomásveszteségként felírva a szkin tényező az alábbi formát ölti: S=

2πkh qBµ

Δps

(26)

A szkin tényező kifejezhető, mint a kútkörzet csökkent vezetőképessének eredménye: k

r

S = �k − 1� ln �r s � s

w

(27)

Fenti kifejezésből látszik, hogy a szkin-tényező csökkent permeabilitású kútkörzet esetében (k > ks) pozitív, azaz nyomásveszteség lép fel a talpon, míg serkentett réteg esetén (k < ks) negatív. Érintetlen rétegre a tényező értelemszerűen S = 0 értéket vesz fel (12. ábra).

19

12. ábra A kút körüli zóna nyomásváltozásának alakja, stimuláció nélküli, szennyezett, illetve serkentett réteg esetén (A szerző saját szerkesztése [2] alapján) A szkin tényezővel a valóságban minden, hozam- és nyomáscsökkenést okozó hatást figyelembe vehetünk, így a teljes szkin több komponensből állhat össze, úgymint részleges behatolás, turbulencia és szennyezettség. A rendelkezésre álló információk alapján célszerű minél pontosabb becslést adni arra vonatkozóan, hogy adott hatás a szkin tényező mekkora hányadáért felelős, ez ugyanis a későbbi kútkezelésekről való döntésben fontos szerepet játszhat. 3.3.2

A kúttároló hatás (Wellbore Storage - WBS)

Kútvizsgálatok során a legtöbb esetben felszíni zárást alkalmaznak, ilyenkor pedig a kútban lévő fluidum térfogatának késleltető hatása van a tároló nyomásválaszára nézve [5]. Amikor a kutat beindítják, a tárolóból nem áramlik be fluidum, amíg a kútban lévő folyadékoszlop nyomása az expanzió és termelés révén le nem csökken arra az értékre, amely már kisebb a tároló nyomásánál, ezáltal megengedve onnan a beáramlást. Ugyanígy, a kút lezárása után folytatódik a beáramlás a rezervoárból, amíg a folyadékoszlop nyomása el nem éri a tároló nyomását. Ezt a jelenséget utánáramlásnak nevezzük. Az utánáramlás miatt lezárás után a kúttalpi nyomás csak bizonyos időbeli késéssel kezd el növekedni, mely késleltetés mértéke arányos a kúttárolás nagyságával (13. ábra).

20

13. ábra A kúttárolás hatása a nyomás- és nyomásderivált görbére a kút lezárása után[4] A kúttároló hatás tulajdonképpen az egységnyi nyomásváltozás hatására bekövetkező térfogatváltozás a kútban [1]: C=

V

(28)

∆p

A gyakorlatban a dimenzió nélküli, CD-vel jelölt kúttároló hatás használatos: C

CD = 2πϕc hr2 t

w

(29)

Nagysága a kútszerkezet és a fluidum kompresszibilitásának függvénye. Pakker használata esetén a termelőcsőben és a packer alatt levő fluidumok expanziója hozza létre a kúttároló hatást, ebben az esetben az a következőképpen számítható: C = ctw Vw

(30)

Amennyiben nincs pakker a kútban, a béléscsőközben lévő gáz expanziója is hozzájárul a hatás kialakulásához. Ha a folyadék expanzióját a gázhoz képest elhanyagolhatónak vesszük, a kúttárolás: C=

Aw 106 gρ

.

(31)

A kúttároló hatás nagysága és időtartama (amely néhány perctől akár több óráig is terjedhet) befolyásolja az adott mérés adatainak használhatóságát. Amíg érvényesül a hatása, csak a szkin és a kúttároló hatás megállapítására alkalmas az adatsor, típusgörbe illesztés révén. Hatása a log-log diagnosztikai görbén addig tart, amíg a nyomás- és

21

nyomásderivált görbék párhuzamosan futnak a felvett egyes meredekségű egyenessel, ez a pont az alábbi összefüggéssel határozható meg: t D1 = CD (0.041 + 0.02 ∙ s)

(32)

A gyakorlat szerint azonban ezen ponttól másfél logaritmikus ciklusra találhatók azok a pontok,

amelyek

már

ténylegesen

felhasználhatók

a

végtelenül

ható

áramlás

paramétereinek meghatározására fél-logaritmikus módszerekkel. Bizonyos esetekben a kúttároló hatás nem állandó, hanem változik az idővel. Ha a kútban lévő fluidum kompresszibilitása nem állandó, például az olajból gáz válik ki. Ilyenkor az időben eltolt lépcsőket (Time-stepped Model) alkalmazzák az illesztésre, ugyanis a nyomáscsökkenési görbék log-log diagnosztikai ábráin két, egymáshoz képest időben eltolt m = 1 meredekségű egyenes figyelhető meg (14. ábra).

14. ábra Változó kúttárolás egy nyomáscsökkenés mérés log-log diagnosztikai ábráján [6] Amennyiben a kútban több fázis van jelen, a fázisátrendeződés miatt egy karakterisztikus emelkedés-csökkenés figyelhető meg a nyomásderivált görbén („humping effect”). Amikor a két fázis közti határ stabilizálódik, vagy eléri a műszer mélységét, a műszer és a réteg nyomása között ismét konstans lesz a különbség, és így nyomásemelkedés további része kiértékelhető. A log-log diagnosztikai ábrán a jelenség egy púp utáni hirtelen csökkenéssel és szakadással jelentkezik a nyomásderivált görbén. A sematikus görbéket a 15. ábra mutatja be.

22

15. ábra Fázisátrendeződés hatása a.) a nyomásemelkedés görbén b.) a nyomásemelkedés mérés log-log diagnosztikai ábráján [6] A változó kúttárolás kiértékelése során leggyakrabban kétféle modell használatos. A Fairmodell három paramétert használ a folyamat leírására [7]: A kúttárolási együtthatót (Cs), amely a fázisátrendeződés lecsengése utáni érték, a kúttárolási amplitúdót (Cφ), azaz a folyamat alatti maximális nyomásváltozást, valamint az időtényezőt (τ), amely a teljes változás 63%-ának eléréséhez szükséges idő. Hegeman modellje [8] az előzőtől annyiban tér el, hogy az időbeli exponenciális eltolásnak nagyobb hatása van, t/ τ2 függvénye. 3.3.3

A diagnosztikai görbék

A kútvizsgálatok kiértékelése a diagnosztikai görbék előállításával kezdődik. Ezek a görbék

a

tárolóban

lévő

fluidumtól

függően

különbözőképpen

állíthatók

elő

nyomáscsökkenés mérések esetén: • folyadékot termelő kutakra log(Δp) – log(t), • gáztermelő kutakra pedig log[Δm(p)] – log(t) vagy log(Δp2) – log(t) szerinti ábrázolást alkalmazunk, valamint ezen görbék deriváltját is előállítjuk [1]. Az említett görbék a rétegben és kútban zajló folyamatok jellemzésére kiválóan alkalmasak. Azonban, mivel pontfüggvények, deriváltjaikat csak numerikus módszerekkel lehet előállítani. Horne [2] három összefüggést használt a deriváltak számítására: ∂p

� ∂t � = t j ��t ∂p

j

�c−tj−1 �Δpj+1

j+1 −tj ��tj+1 −tj−1 �

∂p

� ∂t � = �∂ lnt� = j

j

�tj+1 +tj−1 −2tj �Δpj �tj+1 −tj ��tj −tj−1 �

tj �Δpj+1 tj−1 tj+1 tj+1

ln�

ln�

+

tj

�ln�

tj−1

�

23

+

ln�

j

tj+1 tj−1 �Δpj tj2 tj+1 tj

ln�

tj

�ln�

�t

−t �Δpj−1

− �t −tj+1 ��tj

tj−1

�

−

j−1

ln�

ln�

j+1 −tj−1 �

tj+1 �Δpj−1 tj

tj

tj−1

�ln�

�

tj+1 � tj−1

(33)

(34)

∂p

∂p

� ∂t � = �∂ lnt� = j

j

tj �Δpj+k tj−m tj+k tj+k

ln�

ln�

tj

�ln�

tj−m

+

�

tj+k tj−m �Δpj tj 2 tj+k tj

ln�

ln�

tj

�ln�

tj−m

�

−

ln�

ln�

tj+k �Δpj−m tj

tj

tj−m

tj+k � tj−m

(35)

�ln�

Ezek közül az első adja a legkevésbé simított görbét, a második a legkönnyebben használható, akár egy egyszerű táblázatkezelővel is elvégezhető deriválási művelet. Mind közül a harmadik adja a legjobb deriváltgörbét. A numerikus deriváltakra vonatkozó differenciálási intervallumok: lnt j+k − lnt j ≥ 0.2

lnt j − lnt j−m ≥ 0.2

(36) (37)

A rájuk vonatkozó differenciálási intervallumok 0.1 és 0.5 között mozoghatnak, minél nagyobb az intervallum, annál nagyobb mértékben simított görbét kapunk végeredményül, azonban ügyelnünk kell arra, hogy a simítás révén ne veszítsük el a görbe kiértékelés során fontos jellegzetességeit. Amennyiben nyomásemelkedés mérésről van szó, a görbék előállításához a tényleges zárási idők helyett az Agarwal-féle ekvivalens idő használata szükséges: t equiv. =

tp ∙Δt

tp +Δt

(38)

Fenti kifejezésben tp a Horner-féle pszeudo időt jelenti, amelyet az alábbi kifejezés definiál: tp =

Np q

∙ 24

(39)

A kiértékelés több ponton is eltér folyadék- és gáztermelő kutak esetében, a továbbiakban csak a gázkutakkal foglalkozom, mivel ezek képezik a dolgozat témáját. Gázkutaknál a korábban már említett nyomásnégyzetes vagy pszeudo nyomásos módszert alkalmazzák. A pszeudo nyomás számítása megköveteli a gáz viszkozitásának és eltérési tényezőjének ismeretét a nyomás és hőmérséklet függvényében. Mivel a definíciós összefüggés, amelyet korábban már ismertettem, analitikusan nem oldható meg, közelítő összefüggést szokás használni:

24

1

p

m(p)n = 2 ∑nj=2 2 ��µz�

j−1

p

+ �µz� � �pj − pj−1 � j

(40)

Célszerű az Agarwal-féle pszeudo idő használata, amely az alábbi módon számítható: t 1

t p = ∫0 µc dt t

(41)

Így tehát a diagnosztikai görbék rendelkezésre állnak a további kiértékeléshez. Információt adnak a kútról, és a tárolóról. Megjelenhetnek rajta a kettős porozitásra, kúttároló hatásra, permeabilitás változásra és tárolóhatárra utaló jellegzetességek. A diagnosztikai görbéket a szakirodalom három tartományra osztja (16. ábra):

16. ábra A diagnosztikai görbe áramlási tartományai és legjellemzőbb görbe típusok [9] A nyomásemelkedési görbe korai áramlási szakasza a kút lezárásától a kúttároló hatás teljes lecsengéséig, azaz a nyomásgörbe és deriváltja elválása utáni másfél logaritmikus ciklus végéig tart. Ez az áramlási periódus a kútról és közvetlen környezetéről ad információt. Leírja a szkin tényezőt, a kúttároló hatást, a nagy áramlási sebességek esetén fellépő turbulencia hatását, valamint repedések jelenléte esetén azok hatását is, amennyiben nem fedi el őket a kúttároló hatás. A következő, középső áramlási tartomány a kúttároló hatás lecsengésétől a tárolóhatár megjelenéséig tart, ha van ilyen. Ellenkező esetben a görbék alakját tekintve ez a szakasz a mérés végéig tart. Ennek a szakasznak az adatai már a tárolóra jellemző paraméterekkel bírnak, meghatározható a réteg permeabilitása, megfigyelhető a kettős porozitás, kettős 25

permeabilitás, a többrétegű tárolóra jellemző lefutás is. Leggyakrabban azonban a végtelenül ható radiális áramlás esetével találkozhatunk. A késői áramlási tartomány a tárolóhatár elérésekor kezdődik és a mérés végéig tart. A görbék lefutását itt a tárolóhatár tulajdonságok befolyásolják: egy vagy több határ jelentkezik, a határ zárt, vagy állandó nyomású. 3.3.4

Kiértékelés a fél-logaritmikus ábrázolási mód használatával, a végtelenül ható radiális áramlás

A fél-logaritmikus ábrázolási módszernél csak a végtelenül ható radiális áramlásra jellemző pontok használhatók fel. Amennyiben a mérés hossza miatt ezt az áramlási tartomány nem szerepel a görbéken, úgy csak a típusgörbe illesztéses módszer alkalmazható a kiértékelésre. A termelvény halmazállapotának és a mérés típusának megfelelően a kiértékelés menete eltérő. Jelen szakdolgozat témájának megfelelően itt csak gázkutakon történő nyomásemelkedés mérésekkel foglalkozom. A végtelenül ható radiális áramlásnál kút körül előálló nyomásváltozás az exponenciális integrál függvénnyel számítható, amelynek viszont nincs analitikus megoldása: 1

r2

pD = − 2 Ei �− 4tD � D

(42)

Analitikus megoldás hiányában táblázatok vagy diagramok használatával történhet. Abban az esetben, ha igaz, hogy tD/rD2 >10, használható az integrál függvény helyett a Taylor-sor első két tagja: 1

t

pDw (t D ) = 2 �ln �CD � + 0.80907 + ln(CD e2s )� D

(43)

Fenti egyenlet még tartalmazza a kúttároló hatást is, melynek elmúltával a formula tovább egyszerűsödik. A gyakorlati alkalmazásban többnyire valamelyik ábrázolási módszert alkalmazva a nyomásadatokra egyenest illesztünk, majd a meredekség és a tengelymetszet ismeretében számoljuk a szkin tényezőt és a réteg transzmisszibilitását. A 17. ábrán egy nyomásemelkedés mérés Horner-féle fél-logaritmikus ábrázolása látható.

26

17. ábra Nyomásemelkedés fél-logaritmikus ábrázolása (A szerző saját szerkesztése, [6] alapján)

A görbére illesztett m meredekségű egyenes alapján a permeabilitás: qBµ

k = 21.5 hm

(44)

A szkin tényező pedig a következőképpen számítható: Δp1hr

S = 1.151 �

m

k

− log ϕµc r2 + log t w

tp +1 tp

+ 3.10�

(45)

Ha végtelenül ható radiális áramlás van, akkor az extrapolált egyenes metszéspontja a függőleges tengellyel p*=pi pontban van. 3.3.5

Kompozit tárolómodellek

A szénhidrogén tárolók az esetek túlnyomó többségében nem homogének, azonban sokszor jól leírhatók egy homogén modellel, amelyet a valós tároló átlagparaméterei jellemeznek. Azonban sok olyan eset is létezik, amikor ez a közelítés nem alkalmazható. Ezekben az esetekben kompozit modellek használatával célszerű kivitelezni a kiértékelést. A modellek különböző tulajdonságú tartományainak geometriája a geológiai modellnek megfelelően változtatható. Jelen dolgozatban csak a két legegyszerűbb modell, a lineáris és a radiál kompozit modell (18. ábra) rövid leírását közlöm.

27

18. ábra A radiál- és lineár kompozit modellek sematikus rajza [6] A lineáris kompozit modell esetében a kúttól L távolságra található a két eltérő paraméterezésű térrész határa, amely térben egy függőleges síkot jelent. A radiál kompozit modell egy külső és egy belső kör alapterületű tárolórészből áll, a két térrész tárolóparaméterei a korábban leírtaknak megfelelően egymástól eltérőek. A valóságban ezt a modellt alkalmazzák például, ha a kútkörzet permeabilitása jelentősen eltér a tároló többi részének fluidum vezető képességétől (savazott vagy elszennyezett réteg), vagy akkor, amikor a tároló vastagsága a kúttól való távolsággal változik. A modellek különböző arányokkal és dimenzió nélküli paraméterekkel jellemezhetők. Mindkét modell esetében használatos a mobilitás arány és a tárolási arány: (k⁄µ)

M = (k⁄µ)1

(46)

F = (ϕct)1

(47)

(ϕc )

2

t 2

Radiál kompozit esetében a dimenzió nélküli sugár az alábbi kifejezéssel határozható meg: r

rD = r

w

(48)

A lineár kompozit modell kúthoz közelebbi zónájának határa dimenzió nélküli formában: L

LD = r

w

(49)

Ezeken kívül felírható még a dimenzió nélküli kúttárolás, szkin tényező és nyomás is.

28

3.3.6

Tárolóhatár modellek

A végtelenül ható radiális áramlásnak akkor van vége, amikor a nyomáshullám eléri a tárolóhatárt. Ettől a ponttól kezdve a nyomás- és deriváltja új trendet követ, a tárolóhatár és a fluidum tulajdonságaitól függően. A leggyakrabban előforduló modellek megjelenését a nyomásderivált görbén a 19. ábra szemlélteti.

19. ábra Tárolóhatárok nyomásderivált jelleggörbéi [9] Alapvetően kétféle tárolóhatárt különböztetünk meg: zártat és állandó nyomásút. Zárt tároló határ esetén a nyomásderivált görbe emelkedik. Ha a nyomáshullám minden irányban elérte a tárolóhatárt, az áramlás látszólagosan állandósult fázisba lép. Ekkor a tároló nyomása a gyűjtőterületen belül mindenütt ugyanakkora ütemben csökken, köszönhetően

a

fluidum

dekompressziójának.

A

nyomáscsökkenés

az

alábbi

összefüggéssel fejezhető ki: 1 ΔV

Δp = V

ct

1 qΔt

=V

(50)

ct

A nyomáscsökkenés egyenesen arányos az idővel, így a nyomásgörbén egy egyenesként jelenik meg, valamint függ a tároló térfogatától is. Dimenzió nélküli változókkal kifejezve az alábbi módon írható fel: 1

2.2458A

pD = 2πt DA + 2 ln � 29

CA r2w

�+s

(51)

A kifejezésben szereplő CA a Dietz-féle alaktényező, amely értelemszerűen a tároló geometriájától függő érték, a leggyakoribb esetek alaktényezőit az I. sz. melléklet tartalmazza. A nyomásderivált görbe meredeksége teljesen zárt tároló esetében m=1, egyéb esetben ennél kisebb. A vetők általában zárt tárolóhatárnak tekinthetők. Amennyiben a rezervoár határa állandó nyomású, azaz a tárolóhatáron van fluidum utánpótlás (természetes beáramlás víztestből vagy gázsapkából, esetleg besajtolás révén), a kút nyomásválasza eléri az állandósult állapotot, amelyben a kúttalpi nyomás a tároló határán lévő nyomással megegyezik. A nyomásderivált görbe ebben az esetben a vízszintestől negatív irányban tér el. A határok elhelyezkedése a kúthoz képest igen sokféle geometria szerint történhet.

3.4 A nyomás- és hőmérsékletgradiens kiértékelése A mérés végén műszerfelhúzás közben rendszerint zárt állapotú nyomás- és hőmérsékletgradiensmérést hajtanak végre a kúton, melynek célja a kútban található fluidum sűrűségének meghatározása, illetve a fázishatárok meghatározása. Több kutas telep esetében a nyomás gradiens ismeretében a nyomás átszámítható a telep viszonyító síkjára, így lehetővé válik a telep izobár térképének megszerkesztése. A kútban lévő fluidum sűrűségének kiszámítása a nyomás alapján történt, az alábbi képlet használatával: p = ρ ∙ g ∙ h,

(52)

ahol p a mért nyomás az adott pontban, g a nehézségi gyorsulás, h pedig a mérés mélysége. A két pont között számolt sűrűségek, illetve a nyomásértékek a mélység függvényében egy adott fázis esetében egy egyenesre illeszkednek. Amennyiben több trend figyelhető meg, úgy a kútban egyszerre több fázis is jelen volt, melyek azonosítása a különböző fluidumok ismert sűrűsége alapján egyszerű.

30

3.5 Kapacitásvizsgálatok kiértékelése A kapacitásvizsgálatokkal és kiértékelésükkel a dolgozat egy korábbi fejezetében már bővebben foglalkoztam, így ennek a fejezetnek csupán logikailag képezik részét.

31

4

Kútvizsgálat zárt homokkő gáztárolóban (Well-1 kút kútvizsgálata)

4.1 Bevezetés Well-1 kutat tektonikai elemekkel és boltozatos szerkezetekkel záródó, deltasíksági alsóés felsőpannóniai homokkövekre mélyítették, miután az ezt megelőző kutatófúrás több gázcsapadéktelepet is feltárt. Az aktuális kútvizsgálat mélysége 1756-1757.5 m TVD. A réteg korábban még nem volt tesztelve, a kútvizsgálatra a kútban lévő, aktuális telep alatti tárolóról való átképzés után került sor. A tároló statikus modellje szerint Telep 1 vagyona ~140 Mm3, a tárolótető térképét II. sz. melléklet tartalmazza. A kútvizsgálat programja hozam-, nyomásemelkedés-, és gradiens mérés volt, amelyek a tárolóparamétereknek, a tároló kiterjedésének, a kútkörzet állapotának, valamint a réteg és a kút együttműködésének megismerésére irányultak. A kútvizsgálat során a nyomás- és hőmérséklet értékek rögzítését két darab CanadaTech 70 órás, 70 MPa nyomáshatárú műszer végezte. A napi hozamot a szervizcég a fúvókacsere és a zárást megelőző 4 óra hozamadat átlagából határozta meg.

4.2 A megvalósult mérési program 2013.11.28. 0928 –0943

Műszerbeépítés 1750 m-be

2013.11.28. 0943–1243

Zárt talpnyomás mérés

2013.11.28. 1243–2056

Kútindítás, tisztító termeltetés közbeni talpnyomás mérés. A kút hozama százalékosan (16%) lett beállítva, értéke 1000 m3/óra körüli volt.

2013.11.28-29. 2056–0306

Hozamváltás 1600 m3/óra körüli értékre, fúvóka 17 %.

2013.11.29. 0306–0905


2013.11.29. 0905–1458


2013.11.29. 1458 – 11.30. 2058

Kút lezárva, nyomásemelkedés mérés.

2013.11.30–12.01. 2058-0054

Műszerkiépítés zárt gradienssel. 32

2013.12.01. 0054 –

Kiépít felszínig, leszerelés, mérés vége.

Az egymás utáni termelési ütemek beállítása állítható fúvókákkal történt, így a fúvókaátmérő csak hozzávetőlegesen adható meg.

4.3 A mérési adatok vizsgálata Az adatok gyors áttekintésekor megállapítottam, hogy azokban a műszer hibájára utaló, vagy egyéb, a mérési program által nem indokolt kiugró értékek nincsenek, valamint a két műszer adatai hibahatáron belül megegyeznek, így tehát a két műszer közül kiválasztottam az egyiket, a továbbiakban ennek az adatait használtam fel a kiértékelésre. A 20. ábrán a kiválasztott műszer által regisztrált nyomás- és hőmérséklet adatok láthatók.

20. ábra A Well-1 kúton regisztrált nyomás- és hőmérsékletváltozás az idő függvényében A nyomásadatokon jól látható a kezdeti zárt állapotban történő műszerbeépítés, majd a kút megnyitása után a négy, növekvő ütemmel végrehajtott termeltetés, melyek során a nyomásviszonyok nem állandósultak. A zárás után a nyomásemelkedés mérés következett, majd a zárt állapotú gradiensmérés, műszerkiépítés közben.

33

4.4 Az értelmezés input paraméterei A vizsgált tárolóból a kút gázt, kevés vizet és némi kondenzátumot termelt a teszt során. A kút sugarát a réteg megnyitásának mélységében a kútszerkezet alapján határoztam meg. A vizsgált mélységben a kút béléscsövezett, a béléscső átmérője 7”, innen a fúrási kézikönyvből [10] kikeresve a belső átmérőt, az analízis során használt kútsugár: 𝑟𝑤 = 0.089 𝑚

A kút gyakorlatilag függőleges, így a kiértékelés során használt mért mélység (MD) megegyezik a valós függőleges mélységgel (TVD). Mivel a vizsgált homokkő telep más fúrásokból már ismert, így az alapparamétereket, úgymint effektív rétegvastagság, porozitás és víztelítettség, a telep átlagparamétereinek feleltettem meg: Rétegvastagság:

heff =6.4 m

Porozitás:

𝛷 = 0.2074

Víztelítettség:

𝑆𝑤 = 0.3374

A termelvény víz-gáz arányát a mért víz- és gázhozam átlagaként 3.44 * 10-4 m3/m3 –ben állapítottam meg. A fluidum paraméterek egy részét szintén a telep átlagparaméterei szolgáltatták: Gáz relatív sűrűség (15 oC): Rétegvíz sótartalma:

𝛾𝑔 = 0.6253

𝑠 = 15000 𝑑𝑑𝑚

A további fluidum paramétereket Pansystem szoftverrel végzett korrelációval állítottam elő a további értelmezéshez, 16.74 MPa nyomásra és 99.4 oC hőmérsékletre: Gáz sűrűsége:

𝜌𝑔 = 108.56

𝜋𝑔

𝑚3

µ𝑔 = 1.7037 ∙ 10−5 𝑃𝑎𝑠

Gáz viszkozitása:

𝐵𝑔 = 7.0816 × 10−3

Gáz teleptérfogati tényezője (15°C): Gáz eltérési tényezője:

𝑧 = 0.90308 34

𝑚3

𝑙𝑚3

𝑐𝑔 = 0.058562

Gáz kompresszibilitása:

1

𝑀𝑃𝑎

𝐵𝑤 = 1.03879 × 10−3

Víz teleptérfogati tényezője:

𝑐𝑤 = 4.4329 × 10−4

Víz kompresszibilitása:

𝑚3

𝑙𝑚3

1

𝑀𝑃𝑎

4.5 A nyomásemelkedés értelmezése 4.5.1

Általános megállapítások

Termelés közben a talpnyomás folyamatosan csökkent, minél nagyobb volt az ütem, annál nagyobb lett a csökkenés mértéke, ami a tároló korlátozott kiterjedésére utal (20. ábra). A nyomásértékek a termeltetés első felében nagy ingadozást mutattak, amelyből arra lehet következtetni, hogy a kúttalpon víz volt. Az első termelési ütem megkezdése előtt a talpnyomás zárt állapotban 16.74 MPa volt. A 30 órás zárt nyomásemelkedés végén 15.22 MPa, a számított rétegnyomás értéke 15.3 MPa. 417.02 m3 gáztermelés hatására a talpnyomás 1.44 MPa-al csökkent. A kapacitásmérés megkezdésénél a talphőmérséklet 99.4 oC volt. A nyomásemelkedés végén 99.61 oC volt. 4.5.2

A választott modell

A nyomásemelkedési szakasz log-log diagnosztikai ábráját a 21. ábra szemlélteti. A két görbe a mérés elején együtt fut, ez a szakasz a kúttárolás hatásról ad információt. A kúttárolási hatás lecsengése után a nyomásderivált görbén szakadás látható, amely arra utal, hogy a kúttárolás nem állandó, a talpon fázisátrendeződés ment végbe. Ezután a radiális áramlásra jellemző szakasz és zárt tárolóhatárra utaló emelkedés alakult ki a derivált görbén. Mindezek figyelembevételével a választott tároló modell a következő: •

Radiálisan homogén

•

Változó kúttárolás

•

Zárt telep, egy állandó nyomású tárolóhatár (víztest)

35

21. ábra Well-1 kút nyomásemelkedés mérésének log-log diagnosztikai ábrája 4.5.3

Az egyenes illesztés

A kút és a rezervoár főbb paramétereit első közelítésben egyenes illesztéssel határoztam meg. Az illesztéseket a 22. és 23. ábrán mutatom be.

22. ábra Well-1 kút egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája

36

23. ábra Well-1 kút egyenes illesztéssel értelmezett fél-logaritmikus görbéje Az első, a két görbe együtt futó szakaszára illesztett m=1 meredekségű egyenes, és a rajta kijelölt áramlási tartomány szolgált a kúttárolás és a szkin tényező meghatározására. A derivált fáziátrendeződés miatti szakadás utáni vízszintes egyenesre eső áramlási tartomány a radiális áramlás szakaszát jelöli, ez az illesztés szolgáltat információt a permeabilitásról. Az egyenes illesztését a semi-log ábrán pontosítottam, így a permeabilitás és a szkin tényező értékét ez a pontosabb illesztés adta. A radiális áramlás szakasza után illesztett m=1 meredekségű egyenes illesztése pedig a zárt tároló paramétereit szolgáltatta. Az egyenes illesztéssel meghatározott paraméterek: 𝐶𝑠 = 0.4447 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎

Kúttároló hatás:

𝑘 = 34.302 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 219.5325 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚

Transzmisszibilitás:

𝑆 = 4.7971

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 0.3129 MPa

Szkin okozta nyomásváltozás:

𝑑𝑟 = 15.0229 MPa

Számított rétegnyomás:

𝑅𝑖𝑙𝑣 = 291.02 𝑚

Megkutatottsági sugár:

𝐹𝐸 = 0.6134

Áramlási hatékonyság:

37

4.5.4

Nemlineáris regresszió

Az egyenes illesztés után a minél pontosabb paraméter meghatározás érdekében nemlineáris illesztéssel folytattam a kiértékelést. Először automatikus görbeillesztést alkalmaztam, majd a paraméterek manuális finomításával elértem az általam legjobbnak tartott görbeillesztést, melyeket a 24. és 25. ábrák illusztrálnak.

24. ábra Well-1 kút mért és számított diagnosztikai görbéje

25. ábra Well-1 kút mért és számított semi-log görbéje A teljes mérési szakaszra a számított és mért nyomások összehasonlítását az 26. ábrán mutatom be. A mért és számított nyomásváltozás közötti eltérés abból adódik, hogy

38

termelés közben a víztest hatása nem érezhető azonnal, mivel a gáz mobilitása sokkal nagyobb, mint a vízé.

26. ábra Mért és számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra A görbe illesztéssel kapott tároló paraméterek az alábbiak: 𝐶𝑠 = 0.4487 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎


𝑘 = 92.6786 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 593.1428 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆 = 25

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 0.5996 MPa


𝑑𝑟 = 15.3047 MPa


𝐿1 �Á𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑ó 𝑛𝑦𝑜𝑚á𝑠ú� = 300 𝑚

Tárolóhatár távolságok:

𝐿2 (𝑍á𝑟𝑡) = 33 𝑚

𝐿3 (𝑍á𝑟𝑡) = 75 𝑚 𝐿4 (𝑍á𝑟𝑡) = 33 𝑚

Tekintve, hogy a tároló zártnak bizonyult a kútvizsgálat alapján, a tárolóhatárok és az átlagos petrofizikai paraméterek ismeretében lehetséges volumetrikus módszerrel vagyont számolni a telepre: 𝑂𝐺𝐼𝑃 = 3.074 ∙ 106 𝑚3 39

4.6 A nyomás- és hőmérséklet gradiens mérés értelmezése Well-1 kútban műszerkiépítés közben zárt nyomás- és hőmérsékletgradiens mérést végeztek, 11 pontban. A pontonkénti várakozási idő 20 perc volt. A mért adatokat az alábbi táblázat tartalmazza: 1. táblázat Well-1 kút nyomás- és hőmérsékletgradiens mérésének adatai MD (m) 10 100 250 500 750 1000 1400 1600 1650 1700 1750

Pws (MPa) 12.0738 12.1984 12.3730 12.6466 12.9210 13.1842 13.5661 13.8265 14.2853 14.7483 15.2174

Tws (oC) 13.44 27.63 32.03 45.81 57.26 68.46 86.35 94.05 95.68 97.70 99.60

ρ (kg/m3) 141 119 112 112 107 97 133 935 944 956

A mérési eredményeket és kiértékelésüket mutatja be a következő ábra:

27. ábra Well-1 kút gradiens mérésének eredményei és kiértékelése

40

A nyomásgradiensben két trend figyelhető meg: a kút alsó részén a sűrűség alapján víz, felfelé pedig javarészt gáz volt megfigyelhető. A gáz-víz határt a trendekre való egyenes illesztések alapján, a két egyenes metszéspontjának meghatározásával állapítottam meg, körülbelül 1609 m (MD)-ben.

4.7 A kapacitásmérés feldolgozása A hozamegyenletek meghatározására négy egymás utáni, növekvő ütemmel végzett kapacitásmérés állt rendelkezésemre. A termelés során a tároló korlátozott méretei miatt a rétegnyomás folyamatosan csökkent, emiatt a kapacitásmérési adatok alapján meghatározott hozamegyenletek csak tájékoztató jellegűnek fogadhatók el. 2. táblázat Well-1 kút kapacitásmérésének adatai Fúvóka (%)

Mérési idő (óra)

Mért talpnyomás (Pwf) (MPa)

Mért hozam (qg) (m3/nap)

16 17 18 21 Zárt

8 6 6 6 30

16.03 15.46 14.87 14.22 15.22

28 100 37 750 47 000 58 200 0

A kapott hozamegyenletek az alábbiak: •

Exponenciális hozamegyenlet (28. ábra): 𝑞𝑔 = 5726.6248 ∙ (𝑑𝑟 2 − 𝑑𝑤𝑓 2 )0.5481 𝐴𝑂𝐹 = 123055.6882 𝑚3 /𝑑

41

28. ábra A Well-1 kútra számított exponenciális hozamgörbe. •

Kéttagú hozamegyenlet (29. ábra): 𝑑𝑟 2 − 𝑑𝑤𝑓 2 = 11.5211 ∙ 𝑞𝑔 + 0.0012 ∙ 𝑞𝑔 2 𝐴𝑂𝐹 = 124356.9123 𝑚3 /𝑑

29. ábra A Well-1 kútra számított kéttagú hozamgörbe A hozamegyenletek alapján az áramlásban a turbulencia is szerepet játszik. Azonban ezt nem lehet teljes bizonyossággal kijelenteni, mert a telepnyomás folyamatos csökkenése miatt a hozam-nyomás adatpárok nem összetartozók és így a kapacitás egyenlet nem határozható meg.

42

4.8 Összegzés A Well-1 kúton kivitelezett kútvizsgálati mérés használható adatokat szolgáltatott a kiértékeléshez, és a tároló modell pontosításához. Az egyenes illesztés, majd a nemlineáris regresszió a lehető legpontosabb modell paramétereket szolgáltatta a további munkához. Well-1 kút kútvizsgálata jelentős módosításokat tett indokolttá a mérés előtti geológiai modellben. A korábban szeizmika és fúrási adatok alapján jóval nagyobbnak feltételezett tároló korlátozottnak bizonyult. Az illesztés eredményeképpen az alábbi tárolóhatár modellt kaptam:

30. ábra Well-1 kút vizsgálatából származó modell sematikus ábrája A tároló kútvizsgálat során alkalmazott sematikus modelljének és a korábbi feltételezett telepkiterjedésnek az összehasonlítását a IV.sz. melléklet tartalmazza. A kúttól ~300 m-re lévő állandó nyomású tárolóhatár azonosítható a tetőtérkép szerint DKi irányban körülbelül ugyanilyen messze levő gáz-víz határral. Ugyanez igaz lehetne a kúttól DNy-ra található gáz-víz határra is, azonban ez a határ a modell alapján zárt tárolóhatár. A kúttól jobbra levő zárt tároló határ a térkép szerinti vető is lehetne, ámbár a távolságban nagyságrendi eltérés van. Az északi zárt határt képezheti a Well-1 kúttól É-ra található másik kút gyűjtőterületének határa is. Tekintve, hogy mindkét modellnek vannak bizonytalanságai, önmagában a kútvizsgálat újraértelmezése nem szolgálna kielégítő eredménnyel. A folyamat következő lépése lehet az eddig modell felülvizsgálata, és a mérés újraértékelése együttesen.

43

A kúttalpon a gradiensmérés szerint a mérés kezdeti szakaszában víz fázis is jelen volt, amely befolyásolta a kúttároló hatást, így a nyomásemelkedés mérés eredményét is. A kapacitásmérés adatai a kiértékelés során felhasználhatók voltak, segítségükkel meghatározható volt Well-1 kút exponenciális- és kéttagú hozamegyenlete is, mindkettő szerint az áramlás turbulens jelleggel is bír. A korábban, szeizmika alapján számított kőzettérfogaton alapuló volumetrikus vagyonszámítás eredményeinél a kútvizsgálat által adott vagyon jóval szerényebb, mindössze 3.074 millió m3 a helyben lévő vagyon. Tekintve, hogy a kút már korábban is termelt egy másik rétegből, nem szükséges felszíni rendszer kiépítése, így a telep vagyona helyesen megtervezett műveléssel minimális beruházás igénybevételével kitermelhető. A továbbiakban az eredmények integrálhatók a rezervoár geológusok és -mérnökök által a dinamikus modellbe, amely alapján megtörténhet a műveléstervezés. A művelési terv alapján a projekt gazdasági tervezése, és a projekt várható megtérülésének újbóli becslése is lehetővé válik.

44

5

Kútvizsgálat homokkő-csatorna gáztárolóban (Well-2 kút kútvizsgálata)

5.1 Bevezetés Well-2 kút egy alsópannóniai korú turbidit rendszer részét képező homokkő sztratigráfiai csapdában található telepre mélyült. A statikus modell szerint a közelben lévő másik két hasonló teleppel egyazon, észak-dél irányú csatornarendszer részét képezi, amelyet alátámaszt a litológiai korreláció és a 3D szeizmika (spektrális dekompozíció és AVO attribútumok). A tárolóban lévő földtani vagyon becslése determinisztikus módszerrel történt, a felhasznált porozitás, permeabilitás és víztelítettség adatok több forrásból származnak, a magmintákon mért paraméterek a petrofizikai értelmezésből származóakkal jó közelítéssel megegyeznek. A tároló szeizmikus AVO attribútum térképét a IV.sz. melléklet tartalmazza. A kútvizsgálat programja hozam-, nyomásemelkedés-, és gradiens mérés volt, amelyek a tárolóparamétereknek, a tároló kiterjedésének, a kútkörzet állapotának, valamint a réteg és a kút együttműködésének megismerésére irányultak. A kútvizsgálat során a nyomás- és hőmérséklet értékek rögzítését két darab CanadaTech 70 órás, 70 MPa nyomáshatárú műszer, valamint egy SPARTEK 110 MPa nyomáshatárú felszíni kiolvasású egység végezte. Utóbbival a mérés közben problémák merültek fel, így csak a talpi műszerek adatai kerültek felhasználásra a továbbiakban. A napi víz- és kondenzátum hozamot a szervizcég a napi jelentésekben is szereplő mért mennyiségek 24szereseként határozta meg.

5.2 A megvalósult mérési program 2013.06.10. 2142 – 2258

Műszerbeépítés a kút zárt állapotában 1485 m-be a Geoinform geofizikai kábellel

2013.06.10. 2258 – 06.11. 0559

Zárt talpnyomás mérés

45

2013.06.11. 0559 – 06.18. 1305

Kútindítás 4 mm átmérőjű fúvókán, termelés közbeni talpnyomás mérés. Az SRO műszer technikai hiba miatt 10:00 – 16:30 között nem közölt adatokat.

2013.06.18. 1305 – 06.19. 1300

Fúvóka csere 5 mm átmérőre, termelés közbeni talpnyomás mérés.

2013. 06.19. 1300 – 06.21. 0604

Fúvóka csere 6 mm átmérőre, termelés közbeni talpnyomás mérés.

2013.06.21. 0604 – 07.01. 1034

Zárt nyomásemelkedés mérés

2013.07.01. 1034 – 1057

Geofizikai lubrikátorcső nyomáspróba OK.

2013.07.01. 1057 – 1415

Műszerkiépítés zárt gradiensméréssel.

2013.07.01. 1415 – 1530

Leszerelés, műszerek kiolvasása.

5.3 A mérési adatok vizsgálata A felszíni kiolvasású műszer adatait nem vettem figyelembe, annak technikai hibája miatt. Az adatok gyors áttekintésekor megállapítottam, hogy azokban a talpi műszerek hibájára utaló, vagy egyéb, a mérési program által nem indokolt kiugró értékek nincsenek, valamint a két műszer adatai hibahatáron belül megegyeznek, így tehát a két műszer közül kiválasztottam az egyiket, a továbbiakban ennek az adatait használtam fel a kiértékelésre. A 31. ábrán a kiválasztott műszer által regisztrált nyomás- és hőmérséklet adatok láthatók.

46

31. ábra Well-2 kúton regisztrált nyomás- és hőmérsékletváltozás az idő függvényében A nyomás- és hőmérséklet adatok lefutásán jól nyomon követhető a mérés menete: a műszer beépítése és a zárt állapotú nyomásmérés után a kutat megnyitották, három, növekvő hozamú termeltető fázis után pedig lezárták nyomásemelkedés mérésre, melynek végén kiépítés közben zárt állapotú gradiens mérést végeztek.

5.4 Az értelmezés input paraméterei A vizsgált réteg gázt és kevés vizet termelt a teszt során. A kút sugarát a réteg megnyitásának mélységében a kútszerkezet alapján határoztam meg. A vizsgált mélységben a kút béléscsövezett, a béléscső átmérője 7”, innen a fúrási kézikönyvből [10] kikeresve a belső átmérőt, az analízis során használt kútsugár: 𝑟𝑤 = 0.089 𝑚

A vizsgált telep alapparamétereit Well-2 kút esetében az átlag karotázs adatok szolgáltatták: Rétegvastagság:

heff =2 m

47

Porozitás: Víztelítettség:

𝛷 = 0.15

𝑆𝑤 = 0.55

A fluidum paraméterek meghatározásához műszer mélységében mért nyomást és hőmérsékletet (a kezdeti zárt nyomásmérésből), valamint a laboradatokból vett relatív gázsűrűséget használtam (amely egyezett a labor által mért gázösszetétel alapján a Pansystem szoftverrel számított értékkel). A kitermelt víz gázhozamhoz képest elhanyagolható mennyisége miatt a fluidum paraméterek számításánál rétegvizet nem vettem figyelembe: Rétegnyomás: Réteghőmérséklet: Gáz relatív sűrűség (15 oC):

𝑑 = 12.45 𝑀𝑃𝑎 𝑇 = 84.78 ℃ 𝛾𝑔 = 0.6607

A Pansystem szoftverrel végzett korrelációval előállított paraméterek a további értelmezéshez: Gáz sűrűsége:

𝜌𝑔 = 88.6

𝜋𝑔

𝑚3

𝜇𝑔 = 1.5979 ∙ 10−5 𝑃𝑎𝑠

Gáz viszkozitása:

𝐵𝑔 = 9.1691 ∙ 10−3


𝑧 = 0.904849

𝑐𝑔 = 0.083103

Gáz kompresszibilitása: Víz teleptérfogati tényezője:

𝐵𝑤 = 1.029

𝑚3

𝑙𝑚3

1

𝑀𝑃𝑎

𝑙𝑚3

𝑐𝑤 = 4.5159 ∙ 10−4


𝑚3

1

𝑀𝑃𝑎



Az első termelési ütem megkezdése előtt a talpnyomás zárt állapotban 12.45 MPa, a zárt nyomásemelkedés végén 12.33 MPa volt. ~ 176 000 m3 gáztermelés hatására a talpnyomás 0.12 MPa-al csökkent.

48

A kapacitásmérés megkezdésénél a talphőmérséklet 84.78 ℃ volt, a nyomásemelkedés végén 71.61 ℃ értékre csökkent.

A nyomásértékek a termeltetés első fázisában nagy ingadozást mutattak, amelyből arra lehet következtetni, hogy a kúttalpon víz volt. A 4 mm-es fúvókán való termeltetés alatt a kút folyadékot is termelt, azonban a gázcsapadék viszony nem volt állandó, 4 és 5 mm-es fúvókán ~ 25 000, 6 mm-es fúvókán pedig ~14 000. eközben a talpnyomás folyamatosan ingadozott, amely annak tudható be, hogy az alkalmazott 15 200 m3/nap –os hozam nem volt elegendő a talpon összegyűlt folyadék teljes eltávolításához. A 6 mm-es fúvókán mért 21 500 m3/nap-os hozam már folyamatosan tudta emelni a talpi folyadékot. Ezek alapján a kútban változó kúttárolást feltételeztem. A termelési depresszió mindhárom fúvóka esetében magas volt (rendre 3.41, 5.19 és 6.74 MPa), amelyből arra lehet következtetni, hogy a kútkörzet erősen szennyezett volt, illetve a tároló permeabilitása alacsony. A nyomásemelkedés során, a mérés 25. órájában talpnyomás csökkenés volt megfigyelhető. A geológiai modell alapján ennek oka lehet, hogy hidrodinamikai kapcsolat van a szomszédos teleppel. Ezt a feltételezést erősíti az is, hogy a telep kezdeti rétegnyomása a hidrosztatikus nyomásnál kisebb.

49

5.5.2


A nyomásemelkedési szakasz log-log diagnosztikai ábráját a 32. ábra szemlélteti.

32. ábra Well-2 kút nyomásemelkedés mérésének log-log diagnosztikai ábrája A két görbe a mérés elején együtt fut, ez a szakasz a kúttárolásról ad információt. Változó kúttárolást alkalmaztam, mivel a kútban fázisátrendeződés ment végbe. A görbék további része azonban többféleképpen is értelmezhető. Kétféle rétegmodellt is használtam az értelmezéshez. A deriváltgörbe utolsó, emelkedő szakasza tárolóhatárra utal. Mindkét modellem esetében az U-alakú vetők tárolóhatár modelljét használtam. Az általam választott modelleket az alábbi táblázat tartalmazza: 3. táblázat A Well-2 kút kiértékeléséhez használt modellek Réteg Kúttárolás Tárolóhatár

5.5.3

1. modell Radiálisan homogén Változó, Hegeman-modell U-alakú vetők (L1, L2, L3)

2. modell Radiál kompozit Változó, Hegeman-modell U-alakú vetők (L, L, 2L)


A kút és a rezervoár főbb paramétereit első közelítésben egyenes illesztéssel határoztam meg.

50

5.5.3.1 A radiálisan homogén modell Radiálisan homogén modellemre összesen három, az áramlási tartományoknak megfelelő egyenest illesztettem, melyek a 33. ábrán láthatók. A radiálisan homogén modell szerint a diagnosztikai görbe első szakasza a változó kúttárolás szakasza, amelyre m=1 meredekségű egyenes illeszthető. A változó kúttárolás lecsengése után következik a végtelen radiális áramlás szakasza, amelyre a vízszintes egyenes illeszkedik. Ezen szakasz esetében az illesztést felé-logaritmikus ábrázolásmódban tovább finomítottam (34. ábra). A radiális stabilizálódást követően a derivált görbe ½ meredekségű szakaszára illesztettem egyenest, amely az U-alakú peremekre jellemző áramlási szakasz.

33. ábra Well-2 kút radiális homogén modellre egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája

51

34. ábra Well-2 kút radiális homogén modellre egyenes illesztéssel értelmezett féllogaritmikus görbéje A radiális homogén modellre egyenes illesztéssel meghatározott paraméterek: 𝐶𝑠 = 0.7155 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎


𝑘 = 15.0599 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 30.1197 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆 = 14.5733

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 4.8339 MPa


𝑑𝑟 = 12.5597 MPa


𝑅𝑖𝑙𝑣 = 212.7309 𝑚


𝐹𝐸 = 0.3671


𝑊 = 507.4011 𝑚

A csatorna szélessége 5.5.3.2 A radiál kompozit modell

A radiál kompozit modell esetében az egyenes illesztés négy részből állt. Az illesztés diagnosztikai görbéjét az 35. ábra mutatja be.

52

35. ábra Well-2 kút radiál kompozit modellre egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája Csakúgy, mint az előző esetben, itt is m=1 meredekségű egyenes került a nyomás- és derivált görbéjének együtt futó szakaszára. A változó kúttárolás lecsengése után kialakult a radiális áramlás a modell belső, kisebb permeabilitású tartományában. Erre illeszkedik a 35. ábrán látható első vízszintes egyenes. Amikor a nyomáshullám elhagyta a belső tartományt, egy tranziens szakasz alakult ki a deriváltgörbén, majd az áramlás a külső tartományban radiálissá vált. A külső tartományban történő radiális áramlásra illeszkedik a második

vízszintes

egyenes.

A

radiális

áramlás

szakaszait

fél-logaritmikus

ábrázolásmódban is szemügyre vettem (36. ábra), az egyenesek illesztését így pontosítottam. Végül a radiális áramlás elérte az első, majd sorban a többi tároló határt is, az U-alakú vetőkkel körülzárt tároló esetében m=1/2 meredekségű egyenes illeszthető a deriváltgörbe utolsó szakaszára.

53

36. ábra Well-2 kút radiál kompozit modellre egyenes illesztéssel értelmezett féllogaritmikus görbéje Az radiál kompozit egyenes illesztéssel meghatározott paraméterek: 𝐶𝑠 = 0.6919 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎


𝑘 = 1.5447 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 3.0895 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆 = −3.1814

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = −5.6651 MPa


𝑑𝑟 = 12.5248 MPa


𝑅𝑖𝑙𝑣 = 263.8828 𝑚


𝐹𝐸 = 1.7696


𝑀 = 10.5008

Mobilitás arány:

𝐿𝑟𝑎𝑑 = 18.156 𝑚

A radiális diszkontinuitás távolsága: 5.5.4


Mivel a fenti egyenes illesztések nem adtak elfogadhatóan pontos eredményeket, először automatikus, majd manuális paraméter illesztéssel jutottam el az általam legjobbnak ítélt megoldásig mindkét modell esetében.

54

5.5.4.1 A radiálisan homogén modell A radiálisan homogén modellre alkalmazott illesztés diagnosztikai görbéjét az alábbi ábra jeleníti meg:

37. ábra Well-2 kút mért és egyszerű radiális áramlásos modellre számított diagnosztikai görbéje Az illesztés fél-logaritmikus ábrázolásban a következő ábrán található:

38. ábra Well-2 kút mért és egyszerű radiális áramlásos modellre számított semi-log görbéje A radiálisan homogén modellre nemlineáris illesztéssel kapott tároló paraméterek az alábbiak: Kúttároló hatás: 55

𝐶𝑠 = 1.9196 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎

𝐶𝜑 = 2.0183 𝑀𝑃𝑎

Kúttárolási amplitúdó: Kúttárolási időtényező:

𝜏 = 0.2222 h

𝑘 = 23.1143 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 46.2286 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆 = 26

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 5.4419 MPa


(𝑘⁄𝜇 )𝑔 = 1447 𝜇𝑚2 /𝑃𝑎𝑠

A gáz mobilitása

𝑑𝑟 = 13.0602 MPa


𝐿1 (𝑍á𝑟𝑡) = 115 𝑚


𝐿2 (𝑍á𝑟𝑡) = 100 𝑚 𝐿3 (𝑍á𝑟𝑡) = 230 𝑚

A teljes mérésre illesztett számított görbéket és az eredeti mért adatokat a következő ábra szemlélteti:

39. ábra Mért és egyszerű radiális áramlásos modellre számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra 5.5.4.2 A radiál kompozit modell A radiál kompozit modellre alkalmazott illesztés diagnosztikai görbéjét az alábbi ábra jeleníti meg:

56

40. ábra Well-2 kút mért és radiálkompozit modellre számított diagnosztikai görbéje Az illesztés fél-logaritmikus ábrázolásban a következő ábrán található:

41. ábra Well-2 kút mért és radiálkompozit modellre számított semi-log görbéje A nemlineáris illesztéssel kapott tároló paraméterek az alábbiak: 𝐶𝑠 = 2.2808 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎


𝐶𝜑 = 2.2607 𝑀𝑃𝑎

Kúttárolási amplitúdó: Kúttárolási időtényező:

𝜏 = 0.2382 h

𝑘 = 15.1607 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

57

𝑘ℎ = 30.3214 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆 = 16

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 5.1763 MPa


(𝑘⁄𝜇 )𝑔 = 948.795 𝜇𝑚2 /𝑃𝑎𝑠

A gáz mobilitása

𝑑𝑟 = 12.9191 MPa


𝑀 = 2.7

Mobilitás arány:

𝐿𝑟𝑎𝑑 = 16.8342 𝑚

A radiális diszkontinuitás távolsága:

𝐹=7

Tárolási arány:

𝐿(𝑍á𝑟𝑡) = 40 𝑚

Tárolóhatár távolság:

A teljes mérési szakaszra a számított és mért nyomások összehasonlítását az 42. ábrán mutatom be.

42. ábra Mért és radiálkompozit modellre számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra 5.5.5

A kétféle modell eredményeinek összehasonlítása

A mért és számított nyomásváltozás közötti eltérés mindkét modellre a kapacitásmérési szakaszokon abból adódik, hogy a kút a termeltetés megkezdésekor még erős tisztulási folyamaton ment keresztül, amelynek talpnyomás ingadozásban megmutatkozó hatása az idő előrehaladtával csökkent. Másrészt a számított értékek a modell változó kúttárolásának

58

megfelelően hirtelen lecsökkennek a fúvókaváltásoknál, a mérési adatokon azonban ez a jelenség nem látszik. A nyomásemelkedési szakasz elején a modell illesztése tökéletes, azonban a nyomásesés utáni részről ez már nem mondható el. Analitikus módszerrel a teljes nyomásemelkedésre a modellt nem lehetett illeszteni. Az említett nyomásesés oka, hogy a nyomáshullám elért egy kisebb nyomású térrészt, ami hidrodinamikai kapcsolatban áll egy szomszédos teleppel. A két térrész, valamint a szomszédos telep között korlátozott kapcsolat van, így a nyomáskiegyenlítődés igen lassan történik.

5.6 A nyomás- és hőmérséklet gradiens mérés értelmezése Well-2 kútban műszerkiépítés közben zárt nyomás- és hőmérsékletgradiens mérést végeztek, 9 pontban, melyeket előre meghatároztak. A pontonkénti várakozási idő 20 perc volt. A mért adatokat, valamint a belőlük számolt fluidum sűrűséget az alábbi táblázat tartalmazza: 4. táblázat Well-2 kút nyomás- és hőmérsékletgradiens mérésének adatai MD (m) 10 100 500 1000 1200 1300 1400 1450 1485

Pws (MPa) 10.8002 10.8999 11.2824 11.8083 12.0439 12.1109 12.2356 12.2894 12.3244

Tws (oC) 14.12 17.79 37.69 63.21 72.08 76.44 81.08 83.29 84.63

ρ (kg/m3) 113 97 107 120 68 127 110 102

A nyomásgradiens alapján számolt sűrűség alapján a kútban csak gáz fázis volt jelen, a nyomáspontok egyazon egyenesre illeszkednek, ahogyan azt a 43. ábra is szemlélteti.

59

43. ábra Well-2 kút gradiensmérésének eredményei és kiértékelése

5.7 A kapacitásmérés feldolgozása A hozamegyenletek meghatározására három egymás utáni, növekvő ütemmel végzett kapacitásmérés állt rendelkezésemre, melynek adatait a következő táblázat tartalmazza: 5. táblázat Well-2 kút kapacitásmérésének adatai Fúvóka (mm)




4 5 6 Zárt

175 24 41 252

8.99 7.21 5.665 12.33

15 200 21 500 25 600 0

A kapott hozamegyenletek az alábbiak: •

Exponenciális hozamegyenlet (44. ábra): 𝑞𝑔 = 206.727 ∙ (𝑑𝑟 2 − 𝑑𝑤𝑓 2 )0.9992 𝐴𝑂𝐹 = 32259.869 𝑚3 /𝑑

60

44. ábra A Well-2 kútra számított exponenciális hozamgörbe •

Kéttagú hozamegyenlet (45. ábra): 𝑑𝑟 2 − 𝑑𝑤𝑓 2 = 338.007 ∙ 𝑞𝑔 + 5.653 ∙ 10−4 ∙ 𝑞𝑔 2 𝐴𝑂𝐹 = 32206.8899 𝑚3 /𝑑

A hozamegyenletek az áramlást majdnem teljesen Darcy-jellegűnek mutatják. A nemlineáris regresszió során illesztett görbék esetében a turbulencia D=0 volt. Bár gázkutak esetében várható lett volna a turbulens áramlás fellépése, jelen esetben a kis hozamok miatt nem jelentkezett.

61

45. ábra A Well-2 kútra számított kéttagú hozamgörbe

5.8 Összegzés A kétféle modell egyenes illesztés során nagyon eltérő eredményeket adott, egyrészt a modellek különbségeinek, másrészt az egyenes illesztés pontatlanságának köszönhetően. A nemlineáris regresszióval illesztett paraméterek már több hasonlóságot mutatnak egymással. A radiál kompozit modell a korábbi dinamikus modellbe sokkal jobban beleillik. A kétféle tartomány kialakulhatott az effektív vastagság megváltozásával, vagy úgy, hogy a kondenzátum a kút közvetlen közelében felgyülemlett, így a gázra vonatkozó effektív áteresztőképesség

lecsökkent.

Utóbbi

lehetőséget

tartom

elfogadhatóbbnak.

A

kondenzátum kicsapódásának oka a depresszió nagysága volt. A geológiai modellt és az általam illesztett hidrodinamikai modellt az V. sz. melléklet tartalmazza. A főcsatornából és kisebb rendezetlen mellékcsatornákból álló rendszer DK-i részén egy gátszakadás révén a turbiditek legyezőszerűen elterültek, ebben az egységben található a vizsgált fúrás. A turbiditrendszer fő- és mellékrészei egymáshoz nagyon hasonló paraméterekkel bírnak. A rendszer a tőle DNy-i irányban található telepekkel hidrodinamikai kapcsolatban van, melyet jelen kútvizsgálat is igazolni látszott. A radiál kompozit modell tároló határai jól illeszkednek a geológiai modellbe.

62

A gradiensmérés szerint a kútban a mérés idején már csak gáz volt jelen, gáz-víz határra utaló jelek nem voltak. A kapacitásmérések a kútban lévő áramlást mindkét fajta egyenlet szerint majdnem teljesen turbulenciamentesnek mutatták.

63

6

Kútvizsgálat U-alakú vetőkkel homokkő gáztárolóban (Well-3 kút kútvizsgálata)

6.1 Bevezetés Well-3 kút célja egy árok tengelyzónájában tektonikai elemekkel és boltozatos szerkezettel záródó, deltasíksági homokkövek továbbkutatása volt, miután az ezt megelőző kutatófúrás több gázcsapadéktelepet is feltárt. Az aktuális kútvizsgálat mélysége 2138.5-2149.5 m MD. A vizsgálni kívánt telepet az előző kutatófúrásból már tesztelték. A hozam- és nyomásemelkedés mérés kis permeabilitást és nagy mechanikai szkin hatást mutatott, tárolóhatár pedig nem volt azonosítható a megkutatottsági sugáron belül. A tárolóról nem állt rendelkezésemre szeizmikus mélységtérkép vagy jelen vizsgálat előtti állapotot tükröző telepkontúr térkép. A kútvizsgálat programja hozam-, nyomásemelkedés-, és gradiens mérés volt, amelyek a tárolóparamétereknek, a tároló kiterjedésének, a kútkörzet állapotának, valamint a réteg és a kút együttműködésének megismerésére irányultak. A kútvizsgálat során a nyomás- és hőmérséklet értékek rögzítését két darab CanadaTech 70 órás, 70 MPa nyomáshatárú műszer végezte.

6.2 A megvalósult mérési program 2005.07.18.

Műszerbeépítés 2100 m MD-be.

2005.07.18. 1630 – 04.19. 1551

Zárt talpnyomásmérés.

2005. 04.19. 1551 – 04.20. 1604

Kútindítás,

termeltetés

99 300

m3/nap

termelési

ütemmel. 2005. 04.20. 1604 – 04.21. 1558

Hozamváltás, termeltetés 151 400 m3/nap termelési ütemmel.

2005. 04.21. 1558 – 04.28. 1600

Hozamváltás, termeltetés 194 000 m3/nap termelési ütemmel. 64

2005. 04.28. 1600 – 04.30. 1649

Zárt talpnyomásmérés.

2005. 04.30. 1650 – 04.30. 1842

Műszerkiépítés zárt gradienssel.

6.3 A mérési adatok vizsgálata Az adatok gyors áttekintésekor megállapítottam, hogy azokban a műszer hibájára utaló, vagy egyéb, a mérési program által nem indokolt kiugró értékek nincsenek, valamint a két műszer adatai hibahatáron belül megegyeznek, így tehát a két műszer közül kiválasztottam az egyiket, a továbbiakban ennek az adatait használtam fel a kiértékelésre. A 46. ábrán a kiválasztott műszer által regisztrált nyomás- és hőmérséklet adatok láthatók.

46. ábra Well-3 kúton regisztrált nyomás- és hőmérsékletváltozás az idő függvényében A nyomás- és hőmérséklet adatok lefutásán jól nyomon követhető a mérés menete: a műszer beépítése és a zárt állapotú nyomásmérés után a kutat megnyitották, három, növekvő hozamú termeltető fázis után pedig lezárták nyomásemelkedés mérésre, melynek végén kiépítés közben zárt állapotú gradiens mérést végeztek.

65

6.4 Az értelmezés input paraméterei A vizsgált réteg gázt és kevés vizet termelt a teszt során. A kút sugarát a réteg megnyitásának mélységében a kútszerkezet alapján határoztam meg. A vizsgált mélységben a kút béléscsövezett, a béléscső átmérője 7”, innen a fúrási kézikönyvből [10] kikeresve a belső átmérőt, az analízis során használt kútsugár: 𝑟𝑤 = 0.089 𝑚

A vizsgált telep alapparamétereit Well-3 kút esetében az átlag karotázs adatok szolgáltatták: Rétegvastagság:

heff = 30 m

Porozitás:

𝛷 = 0.2

Víztelítettség:

𝑆𝑤 = 0.28

A fluidum paraméterek korrelációval történő meghatározásához az alábbi, fluidum mintán mért relatív gázsűrűséget használtam: Rétegnyomás: Réteghőmérséklet: Gáz relatív sűrűség (15 oC):

𝑑 = 20.91 𝑀𝑃𝑎 𝑇 = 116 ℃

𝛾𝑔 = 0.631

A Pansystem szoftverrel végzett korreláció eredményei a további értelmezéshez: Gáz sűrűsége:

𝜌𝑔 = 195.652

𝜋𝑔

𝑚3

𝜇𝑔 = 2.15778 ∙ 10−5 𝑃𝑎𝑠

Gáz viszkozitása:

𝐵𝑔 = 3.9649 ∙ 10−3


𝑧 = 0.779658

𝑐𝑔 = 0.037562

Gáz kompresszibilitása: Víz teleptérfogati tényezője:

𝐵𝑤 = 0.998112

𝑙𝑚3

1

𝑀𝑃𝑎

𝑚3

𝑙𝑚3

𝑐𝑤 = 4.2736 × 10−4


66

𝑚3

1

𝑀𝑃𝑎



A termelés alatt a mért talpnyomás folyamatosan csökkent, amely a tároló korlátozott kiterjedésére enged következtetni. Az első termelési ütem megkezdése előtt a talpnyomás zárt állapotban 20.91 MPa, a zárt nyomásemelkedés végén 20.79 MPa volt. ~ 1 747 838 m3 gáztermelés hatására a talpnyomás 0.12 MPa-al csökkent. A kapacitásmérés megkezdése előtt a talphőmérséklet zárt állapotban 116 ℃ volt, a nyomásemelkedés végén 114.18 ℃.

A kapacitásmérés harmadik fázisában a nyomásváltozás a termeltetés folyamán nem állandósult. 6.5.2


A 47. ábra bemutatja a nyomásemelkedés diagnosztikai ábráját. Az ábrán három áramlási tartomány azonosítható.

47. ábra Well-3 kút nyomásemelkedés mérésének log-log diagnosztikai ábrája A mérés első szakaszában a kúttároló hatás érvényesült, ennek lefutása állandó kúttárolásra utal. A második tartományban a rövid időtartamú radiális áramlás található, majd a mérés utolsó szakaszának lefutásában felismerhető a lineáris áramlás. Ezek alapján az általam választott modell: 67

• Radiálisan homogén réteg • Állandó kúttárolás • U-alakú vetőkkel határolt tároló 6.5.3


Az első, a két görbe együtt futó szakaszára illesztett m=1 meredekségű egyenes, és a rajta kijelölt áramlási tartomány szolgált a kúttárolás meghatározására. A kúttároló hatás lecsengése utáni vízszintes egyenesre eső áramlási tartomány a radiális áramlás szakaszát jelöli, ez az illesztés szolgáltat információt a permeabilitásról. Az egyenes illesztését a semi-log ábrán pontosítottam, így a permeabilitás és a szkin tényező értékét ez a pontosabb illesztés adta. A radiális áramlás szakasza után illesztett m=1/2 meredekségű egyenes illesztése pedig a csatorna szélességét adta meg. Az egyenes illesztés diagnosztikai ábráját a 48. ábra, míg fél-logaritmikus ábrázolását a 49. ábra mutatja be. Az ábrákon megfigyelhető, hogy az illesztett egyenesek nem jellemzik jól a mért adatokat, csak azok bizonyos részeit, így az illesztés nem fogadható el.

48. ábra Well-3 kút egyenes illesztéssel értelmezett diagnosztikai ábrája

68

49. ábra Well-3 kút egyenes illesztéssel értelmezett fél-logaritmikus görbéje Az egyenes illesztéssel meghatározott paraméterek: 𝐶𝑠 = 3.5123 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎


𝑘 = 131.8052 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 3594.1556 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆 = 12.5343

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 0.1097 MPa


𝑑𝑟 = 20.7711 MPa


𝑅𝑖𝑙𝑣 = 787.341 𝑚


𝐹𝐸 = 0.4344


𝑊 = 304.4041 𝑚

A csatorna szélessége 6.5.4


Az egyenes illesztéssel kapott mért és számított görbék egymástól lényegesen eltérnek, így az értékelést a minél pontosabb paraméter meghatározás érdekében nem lineáris regressziós illesztéssel folytattam. Először automatikus görbeillesztést alkalmaztam, majd a paraméterek manuális finomításával elértem az általam legjobbnak tartott görbeillesztést, melyeket az 50. és 51. ábrák illusztrálnak.

69

50. ábra Well-3 kút mért és számított diagnosztikai görbéje

51. ábra Well-3 kút mért és számított semi-log görbéje A teljes mérési szakaszra a számított és mért nyomások összehasonlítását az 52. ábrán mutatom be. A számított görbe a mérési adatokra remekül illeszkedik.

70

52. ábra Mért és számított nyomások összehasonlítása a teljes mérési szakaszra A pontosabb illesztés érdekében figyelembe vettem a turbulenciát is, és variáltam a tárolóhatárok kúttól való távolságát is. A típusgörbe illesztéssel kapott tároló paraméterek az alábbiak: 𝐶𝑠 = 3 𝑚3 ⁄𝑀𝑃𝑎


𝑘 = 130 ∙ 10−3 𝜇𝑚2

Permeabilitás:

𝑘ℎ = 3899.9983 ∙ 10−3 𝜇𝑚2 𝑚


𝑆=5

Mechanikai szkin:

𝛥𝑑𝑆 = 0.1069 MPa


𝐷 = 4.3 ∙ 10−5 1⁄(𝑛𝑚3 ⁄𝑛𝑎𝑑)

Turbulencia

(𝑘⁄𝜇 )𝑔 = 6.988 ∙ 103 𝜇𝑚2 /𝑃𝑎𝑠

A gáz mobilitása

𝑑𝑟 = 20.91 MPa


𝐿1 (𝑍á𝑟𝑡) = 70 𝑚


𝐿2 (𝑍á𝑟𝑡) = 750 𝑚 𝐿3 (𝑍á𝑟𝑡) = 120 𝑚

A szkin által okozott nyomásváltozás egy része a turbulencia, másik része pedig a réteg részleges perforálásának számlájára írható.

71

6.6 A nyomás- és hőmérséklet gradiens mérés értelmezése Well-1 kútban műszerkiépítés közben zárt nyomás- és hőmérsékletgradiens mérést végeztek, 4, előre kijelölt pontban. A pontonkénti várakozási idő 20 perc volt. A mért adatokat, valamint az ezekből számolt sűrűséget az alábbi táblázat tartalmazza: 6. táblázat Well-3 kút nyomás- és hőmérsékletgradiens mérésének adatai MD (m) 10 1000 2000 2060 2085 2100

Pws (MPa) 17.77 19.37 20.67 20.74 20.77 20.79

Tws (oC) 27.19 75.53 111.69 113.20 113.87 114.15

ρ (kg/m3) 181 133 115 117 115

A nyomásgradiens alapján számolt sűrűség alapján a kútban csak gáz fázis volt jelen, a nyomáspontok egyazon egyenesre illeszkednek, ahogyan az az 53. ábrán is megfigyelhető.

53. ábra Well-3 kút gradiensmérésének eredményei és kiértékelése

6.7 A kapacitásmérés feldolgozása A hozamegyenletek meghatározására három egymás utáni, növekvő ütemmel végzett kapacitásmérés állt rendelkezésemre, melynek adatait a következő táblázat tartalmazza:

72

7. táblázat Well-3 kút kapacitásmérésének adatai Fúvóka




I. ütem II. ütem III. ütem Zárt

24 55 192 104

20.8 20.71 20.58 20.79

99 300 147 900 163 700 0

A pontokra való illesztés során csak az első két termeltetési periódust vettem figyelembe, mivel a harmadik esetében nem alakult ki az állandósult állapot. A kapott hozamegyenletek az alábbiak: •

Exponenciális hozamegyenlet (54. ábra): 𝑞𝑔 = 35029.1453 ∙ (𝑑𝑟 2 − 𝑑𝑤𝑓 2 )0.6734 𝐴𝑂𝐹 = 2.102 ∙ 106 𝑚3 /𝑑

54. ábra A Well-3 kútra számított exponenciális hozamgörbe •

Kéttagú hozamegyenlet (55. ábra): 𝑑𝑟 2 − 𝑑𝑤𝑓 2 = 1.5284 ∙ 𝑞𝑔 + 1.214 ∙ 10−5 ∙ 𝑞𝑔 2 𝐴𝑂𝐹 = 1.479 ∙ 106 𝑚3 /𝑑

73

55. ábra A Well-3 kútra számított kéttagú hozamgörbe

6.8 Összegzés A tároló permeabilitása jelen mérési eredmények alapján a réteg előző vizsgálatával ellentétben jóval nagyobbnak bizonyult (𝑘 = 130 𝑚𝐷). A mechanikai szkin azonban ebben az esetben is jelentős volt (S = 5). A mechanikai szkin egy része abból származik, hogy a

réteg csak egy szakaszon, nem pedig teljes vastagságában volt perforálva. A perforálás kibővítése a művelés során javítaná a kihozatali tényezőt. A tároló kiterjedése az eddigi elképzeléshez képest korlátozottabb, kútvizsgálat alapján egy homokkő csatorna, amelynek egyik végében a tároló kiékelődik. A telep sematikus ábráját a 56. ábra mutatja be.

74

56. ábra A Well-3 kút által vizsgált telep sematikus ábrája (A szerző saját szerkesztése) A geológiai modell szerint a területen az üledék behordási iránya ÉK-DNy-i, így a csatorna kiékelődő vége a DNy-i. Ellenkező irányban a telep egyre mélyebb helyzetben van és szűkül. A kiterjedés ilyetén változása révén értelemszerűen az in situ gázvagyon is csökkent, azonban erre vonatkozó számítások – mivel maga a kútvizsgálat nem zárt tárolót mutatott – pusztán a mérési adatok alapján nem végezhetők el. A szeizmikus térképeket és karottázs adatokat a kiértékelés eredményeivel együttesen szem előtt tartva a vagyon újraszámítható.

75

7

Összefoglalás

Dolgozatom célja homokkő tárolóban, gáztelepekben végzett hidrodinamikai vizsgálatok bemutatása és gyakorlati példákon történő alkalmazási módok ismertetése volt. Ismertettem a kútvizsgálatok céljait és a belőlük nyerhető információkat. Számba vettem ezen hidrodinamikai mérések típusait. Röviden bemutattam a kútvizsgálatok matematikai modelljét. Összefoglaltam a gázkutak hozamegyenleteinek formáit és azok rövid levezetését, majd rövid betekintést adtam a hozamegyenletek meghatározásában igen fontos kapacitás mérési módszerekbe, melyek közül bővebben csak a hárompontos kapacitásméréssel és kiértékelésével foglalkoztam, mivel a gyakorlati példákban ilyen mérési adatok álltak rendelkezésemre. Tárgyaltam a nyomásváltozási mérések kiértékelésének elméleti alapjait, az adatok felülvizsgálatától az egyenes illesztésen és a nemlineáris regresszión keresztül a gradiensés kapacitás mérések analíziséig. Ezek után áttértem a gyakorlati példákon való alkalmazásra. Három, homokkő tárolóra mélyült gázkút hidrodinamikai vizsgálatának kiértékelését végeztem el. Mindegyik vizsgálat tartalmazott többpontos kapacitásmérést, zárt nyomásemelkedés mérést és műszerkiépítés közbeni zárt nyomás- és hőmérséklet gradiens mérést. Az elméleti részben ismertetett

folyamatot

követve

azonosítottam

és

értékeltem

a

különböző

nyomástartományok adatait, az egyre pontosabb illesztésekkel meghatároztam a kútra és a tárolóra jellemző paramétereket. Well-2 kút esetében kétféle tároló modellt is alkalmaztam, melyek eredményeit aztán össze is hasonlítottam egymással. Minden példa esetében tárgyaltam a kapott eredmények hatását a dinamikus modellre: röviden bemutattam a kútvizsgálat előtti modellt, majd ismertettem, hogyan változhat a modell a kapott kútvizsgálati eredmények figyelembevételével. A dolgozat így egységes egészként rövid összefoglalása lett a kútvizsgálatok elméleti és gyakorlati alapjainak.

76

Irodalomjegyzék

[1] T. Bódi PhD.: Hidrodinamikai kútvizsgálatok alapjai, Kőolaj és Földgáz Intézet, Miskolci Egyetem, Miskolc, 2007. [6] D. Bourdet: Well Test Analysis: The Use of Advanced Interpretation Models, Handbook of Petroleum Exploration and Production 3,Elsevier Science, 2002. [4] P. Corbett, H. Hamdi, A. Kazemi: Basic Concepts in Well Testing for Reservoir Description, Aberdeen, UK, 2011. [7] Fair, W.B.: Pressure Buildup Analysis With Wellbore Phase Redistribution, paper SPE 8206,Las Vegas,1979 [9] Fekete Associates Inc., Well Test Fundamentals poster, Canada, 2009. [10] G. Gabolde & J.-P. Nguyen: Drilling Data Handbook, Éditions Technip, Paris, France, 1999. [8]Hegeman, P.S., Halford, D.L. and Joseph, J.A.: Well Test Analysis With Changing Wellbore Storage, paper SPE 21829, Denver, 1991. [2] R. N. Horne: Modern Well Test Analysis a Computer-Aided Approach, Peroway Inc.,California, USA, 1995. [3]W. J. Lee: Well Testing, Society of Petroleum Engineers of AIME, 1982. [5] Schlumberger Ltd., Fundamentals of Formation Testing, USA, 2006.

77

Summary

The aim of this thesis is to introduce hydrodynamic measurements, to delineate methods of analysis regarding sandstone gas reservoirs, and the application of those on measured data originating from gas wells. In the first part a short review is given on the main goals of well testing, the expected results and the related information, followed by a brief description of the mathematical models of well tests. In the next part different forms of production equations are presented outlining their derivation, as well as capacity measurement methods that are very important when defining the production equation. Since in the practical examples three point capacity measurement data are available, this single method is discussed in details. The theoretical background of pressure transient measurement data processing is also discussed, detailing data qualification, linear and non-linear regression and capacity measurement analysis. Well test analysis for three gas wells was conducted. These wells penetrate sandstone reservoirs. The measurement program consisted of three point capacity measurements, a build-up test, and closed pressure-temperature gradient measurements. Following the outline of theoretical schedule of analysis the flow periods were identified and analyzed. Different parameters of the well and the reservoir were determined by linear and non-linear regression. In case of Well-2 two different reservoir models were used for regression, and the results were investigated and compared. The impact of the results on the dynamic model was evaluated for all three practical examples. The prior and new model results were set together and possible updates of the dynamic model were suggested.

78

Mellékletek

I. számú melléklet Dietz-féle alaktényező különböző gyűjtőterületű kutak esetén (SPE, Monograph, Vol.1. 1967)

I

Dietz-féle alaktényező különböző gyűjtőterületű kutak esetén (SPE, Monograph, Vol.1. 1967) (folytatás)

II

Dietz-féle alaktényező különböző gyűjtőterületű kutak esetén (SPE, Monograph, Vol.1. 1967) (folytatás)

III

II. számú melléklet Telep-1 tároló tetőtérképe

IV

III. számú melléklet Telep-1 tároló tetőtérképe és a kútvizsgálat tárolómodellje

V

IV. számú melléklet A Well-2 kút által feltárt Telep-2 telep és környezete AVO attribútum térképen, valamint Telep-2 spektrális dekompozíció térképe

VI

V. számú melléklet Well-2 kút geológiai- és kútvizsgálatból származó sematikus modellje

VII

A kútvizsgálatok eredményeinek felhasználása a dinamikus tároló modell pontosításában. Szakdolgozat

Recommend Documents