Цифровое решение для оптимизации сценария опробования пласта на кабеле

Оценка продолжительности откачки флюидов из пласта, требуемой для получения представительной пробы в ходе опробования пласта с помощью испытателей пластов на кабеле, а также оптимизация сценария отбора с учётом существующих ограничений (связанных с особенностями пласта-коллектора, устойчивость ствола скважины, безопасностью работ и т. д.) являются актуальными задачами, особенно при опробовании низкопроницаемых пластов. В статье описано цифровое решение, позволяющее моделировать проникновения фильтрата бурового раствора в околоскважинную зону пласта на этапе разбуривания скважины и вытеснение фильтрата бурового раствора пластовым флюидом в ходе отбора флюида из пласта, причём с учетом изменения коэффициента проницаемости из-за частичной кольматации порового пространства проникшими компонентами бурового раствора. Таким образом, программный продукт позволяет оценить глубину проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, моделировать динамику многофазного притока из пласта и динамику скин-фактора во времени при различных сценариях откачки флюидов при проведении опробования пластов на кабеле. Для учета существенно неодномерной геометрии многофазного течения в околоскважинной зоне пласта в процессе его опробования была разработана методика масштабирования (upscaling) трёхмерной модели к «псевдо-двумерной» модели. Предложенный метод масштабирования основан на модификации одномерной модели многофазной фильтрации путем введения «эффективного» профиля проникновения фильтрата бурового раствора и «геометрического» параметра, которые полагаются зависящими от соотношения проницаемости пласта в вертикальном и горизонтальном направлениях. Корреляции между эмпирическими параметрами модели и соотношением вертикальной и горизонтальной проницаемостей пласта были получены путем сопоставления результатов «псевдо-двумерного» моделирования динамики откачки флюидов из пласта с результатами 2D/3D моделирования, проведенного с использованием коммерческих симуляторов ECLIPSE® и COMSOL Multiphysical®. Разработанная «псевдо-двумерная» модель является вычислительно быстрой, что даёт возможность эффективно проводить анализ чувствительности, а также корректировать параметры модели и программу отбора пробы в реальном времени, в соответствии с текущими замерами датчиков комплекса испытателей пластов на кабеле.

Evaluation of pumping time to receive a clean sample during fluid sampling job with wireline formation tester as well as evaluation of pumping scenarios to minimize sampling duration under existing constrains (reservoir and sandface constrains, safety etc.) are actual problems especially for fluid sampling in low-permeability formation. The article describes the digital solution allowing to simulate mud filtrate invasion in near-wellbore zone during well drilling and mud filtrate displacement by reservoir fluid during fluid sampling job with taking into account a formation damage dynamics. In this way, the software is able to evaluate depth of mud filtrate invasion and simulate both the multiphase inflow dynamics and the skin-factor dynamics during sampling job and predict sampling duration. To take into account a complex, essentially non-1D geometry of multiphase fluid flow in near-wellbore zone during fluid sampling, the special upscaling technique was developed. This upscaling technique is based on modification of 1D model by introduction of «effective» mud filtrate invasion profile and «geometry factor» which depend on ratio of vertical to horizontal permeabilities. The correlations between empirical model parameters and ratio of vertical to horizontal permeabilities were obtained by matching results of «pseudo 2D» simulations of pumping dynamics with results of 2D / 3D simulations conducted using commercial simulators ECLIPSE® and COMSOL Multiphysics®. The developed «pseudo 2D» model is computationally fast ones that allows to effectively conduct sensitivity study as well as adjust the model parameters and sampling scenario in real time in accordance with the real-time wireline formation tester measurements.