Seguimiento durante la fase de prueba de inyección de agua
(1) Propósito y tareas
Al monitorear las pruebas de inyección de diferentes planes de inyección, obtener el volumen de inyección, la presión de inyección, la tasa de inyección, la presión y temperatura del yacimiento y el CO2 en el La difusión y migración del yacimiento, los cambios en la calidad del agua subterránea y otros parámetros proporcionan datos de monitoreo para una evaluación integral del sitio, optimización del plan de inyección, simulación numérica, diseño de proyectos de almacenamiento geológico de CO2 a gran escala, etc.
(2) Plan de monitoreo de la prueba de carga
El monitoreo dinámico durante la prueba de carga monitorea principalmente la cantidad de carga, la presión de carga, la velocidad de carga, la presión y temperatura del depósito y la difusión y migración de CO2 en el embalse, cambios en la calidad del agua subterránea y otros parámetros. La ruta técnica de monitoreo durante la prueba de inyección de agua se muestra en la Figura 7-10.
(3) Métodos de monitoreo
Los pozos de inyección de CO2 son el tema y la clave de la prueba de inyección. Los requisitos obligatorios de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. para los pozos de inyección subterráneos de CO2 se resumen en la Tabla 7. 35. Los requisitos obligatorios establecen específicamente que el enfoque del monitoreo de las pruebas de perfusión es analizar el material de perfusión, monitorear continuamente la temperatura y la presión de la capa objetivo y realizar un monitoreo del trazador de la columna. El dispositivo de monitoreo del pozo de inyección se muestra en la Figura 7-11.
1. Monitoreo de la presión del casing
El monitoreo de la presión del casing se utiliza principalmente para monitorear la presión del casing de los pozos de inyección y de los pozos de monitoreo, y detectar dióxido de carbono que puede filtrarse a través del pozo en función de la presión. Al mismo tiempo, previene reventones y garantiza la seguridad personal del personal en el sitio. La tecnología de monitoreo de presión de carcasa es relativamente madura. Simplemente elija un manómetro adecuado e instálelo en la boca del pozo. Para pozos de inyección de dióxido de carbono o pozos de monitoreo, se recomienda instalar dos manómetros, uno de los cuales es un manómetro de gran volumen para indicar una presión segura para garantizar la seguridad del personal y evitar explosiones; el otro es un manómetro de menor volumen y mayor; Manómetro de sensibilidad para indicar cambios de presión debido al aumento de los niveles de dióxido de carbono en el pozo.
Figura 7-10 Diagrama esquemático del programa de monitoreo para pruebas de inyección
Tabla 7-35 Resumen de los requisitos obligatorios de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. para pozos subterráneos de inyección de dióxido de carbono
2. Monitoreo de perfusión
Bajo la premisa de garantizar que la presión de perfusión no atraviese la capa de cobertura, al monitorear la cantidad de perfusión y la presión de perfusión, se mide el potencial de perfusión del punto de sellado. y se verifica la porosidad, permeabilidad y otras formaciones. parámetro. Los caudalímetros incluyen caudalímetros ultrasónicos, caudalímetros de presión diferencial y caudalímetros volumétricos. La tecnología de monitoreo de perfusión es relativamente madura y puede seleccionarse bajo la premisa de garantizar precisión de medición, instalación conveniente y visualización intuitiva.
3. Monitoreo de temperatura y presión del yacimiento
Utilice principalmente sensores de presión y temperatura de fondo de pozo para recopilar datos de temperatura y presión en tiempo real de la capa objetivo y luego transmitirlos al monitoreo de superficie. sistema a través de cables. Dado que la presión y la temperatura del yacimiento y la roca de cobertura deben monitorearse simultáneamente, se debe utilizar tecnología de monitoreo por capas. El proceso de instalación del instrumento de monitoreo es el siguiente:
(1) Antes de bajar, conecte el sensor y el cable al sistema de lectura directa a tierra para la depuración del equipo;
Figura 7-11 Monitoreo de prueba de perfusión Diagrama esquemático (basado en el proyecto Mississippi CCS, 2008)
(2) Conecte los sensores de presión y temperatura con cables de comunicación;
(3) Conecte los sensores y cables fijos en el tubo de aceite a través de Conecte la funda protectora del cable
(4) Introduzca el tubo de aceite y, al mismo tiempo, introduzca los empacadores en diferentes posiciones de la capa de aislamiento para aislar las capas
(5) Ejecute la tubería para Después de diseñar la posición, ajuste la posición atascada del empacador y cuelgue la tubería de aceite;
(6) Conecte el dispositivo de lectura directa al suelo para mostrar la presión y la temperatura. de diferentes capas objetivo en tiempo real.
El diagrama esquemático del monitoreo de manómetros y termómetros se muestra en la Figura 7-12.
Dado que el CO2 es un gas ácido y el yacimiento y la roca de cobertura son generalmente profundos, la selección de instrumentos de monitoreo de presión y temperatura debe seguir los siguientes principios:
(1) Cables de transmisión y El sensor debe ser resistente a la presión, a la corrosión y a las altas temperaturas;
(2) Adoptar un método de comunicación adecuado para el monitoreo en capas;
(3) Tener un sistema confiable sensor subterráneo y fuente de alimentación
(4) El tamaño del sensor cumple con los requisitos de diseño de la estructura del pozo
(5) La precisión de la medición de la presión es del 0,02% y la precisión de la medición de la temperatura es ±; 0,2 °C;
(6) El intervalo de tiempo de monitoreo es ajustable;
(7) Tiene funciones de almacenamiento de datos y lectura directa desde el suelo.
4. Monitoreo de pozos abandonados
Los pozos abandonados incluyen pozos de inyección de agua abandonados, pozos de observación y pozos abandonados que quedaron de la exploración y el desarrollo de campos petroleros. Los pozos abandonados son una de las principales formas de provocar fugas de dióxido de carbono en el período posterior. Para el tratamiento de pozos abandonados se puede utilizar la inyección de cemento o el sellado mecánico directo. Para el tratamiento de pozos abandonados sin revestimiento, se puede inyectar directamente una gran cantidad de cemento; para pozos abandonados con revestimiento, aunque el revestimiento puede prevenir fugas hasta cierto punto, el revestimiento ha estado corroído durante mucho tiempo y el revestimiento y cemento Puede haber posibles canales de fuga entre las paredes, entre la carcasa y el tapón de cemento, y la propia carcasa. Es necesario retirar la carcasa e inyectar cemento directamente para bloquear los posibles canales de fuga de dióxido de carbono. Por lo tanto, es necesario retirar la carcasa y luego inyectar cemento directamente para sellar el posible canal de fuga de dióxido de carbono a través del cemento. Los pozos abandonados después del taponamiento deben ser monitoreados periódicamente para detectar fugas de dióxido de carbono utilizando ondas acústicas pasivas y otros medios.
5. Monitoreo de fugas fuera del pozo
El monitoreo de fugas fuera del pozo se puede llevar a cabo con referencia al monitoreo del flujo de dióxido de carbono atmosférico y suelo-atmósfera mencionado anteriormente. tecnologías. La diferencia es que el área de monitoreo se encuentra principalmente entre el pozo de inyección de agua, el pozo de monitoreo y un área pequeña alrededor del pozo de inyección de agua. Durante la fase de prueba de perfusión, en esta pequeña área, el dióxido de carbono perfundido se difunde en todas direcciones impulsado principalmente por la presión de perfusión. Por lo tanto, los puntos de monitoreo se presentan principalmente en un formato de cuadrícula uniforme, con un espaciado de 5 a 10 metros. Se pueden establecer puntos de monitoreo atmosférico y del suelo en las intersecciones.
6.Monitoreo de difusión y migración de CO2
El monitoreo de difusión y migración de CO2 utiliza principalmente monitoreo sísmico VSP de lapso de tiempo y monitoreo del valor de fondo químico de fluidos. Después de inyectar CO2 en el reservorio, se distribuirá en el reservorio debajo de la roca de cubierta a través de varios mecanismos de captura físicos y geoquímicos, como disolución, dispersión, difusión y convección. El método de monitoreo VSP de lapso de tiempo determina el proceso de migración por difusión y la distribución espacial del dióxido de carbono subterráneo mediante el análisis de las características del campo de ondas sísmicas de diferentes etapas de los datos recopilados en el campo, y establece la relación entre los cambios en las características del campo de ondas sísmicas y los cambios en parámetros de formación causados por el secuestro de dióxido de carbono. Recolecte periódicamente muestras de agua subterránea y analice su composición. Mediante el monitoreo en tiempo real de algunos parámetros (valor de pH, conductividad, etc.) a través de un sistema de monitoreo en línea in situ, se pueden descubrir cambios en la composición química del agua subterránea causados por el dióxido de carbono. determinando así indirectamente la situación de la migración y distribución del dióxido de carbono.
(1) Monitoreo sísmico VSP variable en el tiempo: el monitoreo sísmico VSP variable en el tiempo se lleva a cabo en pozos de monitoreo, incluidos tres métodos de monitoreo: distancia de fuente de pozo cero VSP, Walkaway-VSP y Walkaround-VSP. Dependiendo de las necesidades reales de seguimiento, se puede utilizar uno o una combinación de los tres métodos. Dado que el monitoreo sísmico VSP en lapso de tiempo requiere la cooperación de los pozos, este método solo puede monitorear el transporte por difusión de CO2 dentro de un cierto rango cerca de los pozos. El período de monitoreo para el monitoreo sísmico VSP en lapso de tiempo suele ser de 1 año o varios meses. Parámetros como la distancia del punto de observación, la serie de observaciones, la orientación y el desplazamiento del punto de excitación y la energía de excitación para el monitoreo sísmico VSP en lapso de tiempo deben determinarse mediante pruebas de campo. A continuación se muestra una breve introducción a 3 métodos de trabajo típicos.
1) Monitoreo sísmico VSP a distancia cero de la fuente del pozo: la fuente sísmica está en la superficie, cerca de la boca del pozo, la distancia de compensación es generalmente inferior a 200 m y el geófono recibe la onda inicial y las ondas posteriores. en el pozo. El monitoreo sísmico VSP de distancia de fuente de pozo cero mide el proceso de migración de dióxido de carbono y la distribución espacial dentro de un cierto rango de profundidad cerca del pozo. El diagrama del principio de funcionamiento y el flujo de procesamiento se muestran en la Figura 7-13 y la Figura 7-14)
Figura 7-14 Diagrama de flujo de procesamiento de datos VSP de fuente de espaciado cero (basado en Oriental Geophysics Co. , Ltd., 2010)
2) Monitoreo sísmico Walkaway-VSP: la fuente del terremoto está en la superficie y el geófono está en el pozo para recibir la primera y la última onda de llegada. La fuente del terremoto no está fija. en un punto, pero se mueve a lo largo de la línea. El número de líneas para el monitoreo de terremotos Walkaway-VSP se determina de acuerdo con los requisitos de monitoreo y debe ser al menos una línea. La medición del monitoreo sísmico Walkaway-VSP se centra en el pozo y mide el proceso de migración de dióxido de carbono y la distribución espacial dentro de un cierto rango de profundidad del segmento de línea. El diagrama del principio de funcionamiento y el flujo de procesamiento se muestran en la Figura 7-15 y la Figura 7-16.
Figura 7-15 Diagrama de principio de funcionamiento de Walkaway-VSP (según Eastern Geophysical Company, 2010)
Figura 7-16 Diagrama de flujo de procesamiento de datos de Walkaway-VSP (según Eastern Geophysical Corporation) Company, 2010)
3) Monitoreo sísmico Walkaround-VSP: la fuente está en la superficie y el geófono está en el pozo. Monitoreo de terremotos Walkaround-VSP: la fuente del terremoto está en la superficie y el geófono está en el pozo para recibir la onda inicial y las ondas posteriores. La fuente del terremoto no está fija en un punto, sino que se mueve en círculo. El número de líneas de arco de monitoreo sísmico Walkaround-VSP se debe determinar de acuerdo con las necesidades de monitoreo, al menos una, y las líneas se pueden densificar adecuadamente en áreas clave. El monitoreo sísmico mide el proceso de migración del dióxido de carbono y la distribución espacial dentro de un cierto rango de profundidad de una plataforma circular centrada en la parte superior del pozo. El diagrama del principio de funcionamiento y el flujo de procesamiento se muestran en la Figura 7-17 y la Figura 7-18.
(2) Monitoreo del valor de fondo de la sustancia química del fluido: existen dos métodos para monitorear el valor de fondo de la sustancia química del fluido. Una es recolectar muestras de agua subterránea de cada depósito a través de un dispositivo de muestreo en capas y luego usar equipos de prueba rápida en el sitio o enviarlas al laboratorio para su análisis. La otra es instalar instrumentos de monitoreo automático en línea para medir parámetros del fluido como el valor del pH; y conductividad en el depósito.
El muestreo en capas utiliza empacadores para aislar los yacimientos y establece interruptores de control de fluido para cada capa. Al mismo tiempo, se instala una bomba de tornillo en una posición determinada debajo de la cabeza del pozo. Se utiliza una bomba móvil impulsada por la superficie para bombear aceite hidráulico a la tubería de petróleo para realizar el cambio de capa y el cambio de fondo de pozo, y luego accionar la varilla de bombeo para accionar la bomba de tornillo para lograr el drenaje de líquido de una sola capa y el muestreo del cabezal del pozo (Figura 7-19). ).
Figura 7-17 Diagrama esquemático del principio de funcionamiento de Walkaround-VSP (según Oriental Geophysical Company, 2010)
Figura 7-18 Diagrama de flujo de procesamiento de datos de Walkaround-VSP ( según Oriental Geophysical Corporation Company, 2010)
Al realizar un muestreo estratificado, es necesario tener en cuenta las siguientes cuestiones.
1) Antes de cada muestreo estratificado, todas las capas de muestreo deben drenarse y reemplazarse para eliminar el impacto de la acumulación de fluidos mezclados en las muestras de agua antes de la estratificación. Al mismo tiempo se excluye una cierta cantidad de líquido de la capa de control, de modo que se puedan observar cambios en la calidad del agua en el suelo.
2) Dado que el nivel del líquido no se puede mostrar en el suelo bajo las condiciones del interruptor hidráulico, se deben mantener registros de cada reemplazo para evitar desalineaciones en el muestreo.
3) Porque el rotor de la bomba de tornillo debe sumergirse por debajo del nivel del líquido, de lo contrario el rotor se quemará. Por lo tanto, es necesario instalar un medidor de flujo y un dispositivo de monitoreo de energía en la tubería de muestreo. Cuando se enciende la bomba de tornillo y el medidor de flujo no muestra el caudal, el medidor de flujo enviará una señal de alarma dentro de un cierto período de tiempo y el suministro de energía debe cortarse a tiempo para apagar la bomba de tornillo.
El monitoreo in situ en línea de parámetros químicos de fluidos, como el valor de pH y la conductividad, consiste en colocar electrodos como el valor de pH y la conductividad en el depósito y transmitir los resultados del monitoreo in situ al suelo utilizando algún tipo de del método de transmisión. El monitoreo in situ no solo tiene las ventajas de ser en tiempo real, automático y de alta confiabilidad, sino que también puede monitorear la calidad del agua subterránea del embalse en un entorno real, asegurando la originalidad de los parámetros y evitando la contaminación secundaria de las muestras de agua.
En la actualidad, la tecnología de transmisión de señales de larga distancia profunda es relativamente madura, como la tecnología de transmisión por cable de un solo núcleo, la tecnología de transmisión de bus CAN, etc. En términos de electrodos, debido a la capa de monitoreo profunda (por debajo de 800 metros), los electrodos selectivos de iones de vidrio generales no pueden cumplir con los requisitos. El desarrollo de electrodos sólidos que puedan cumplir con el monitoreo profundo será la tendencia de desarrollo y la dirección de la investigación en este campo.
(4) Requisitos técnicos
(1) Proteger y mantener los pozos de inyección de CO2 y de monitoreo, y colocarles señales de advertencia que no permitan su apertura a personas no profesionales.
(2) Durante el proceso de diseño de la prueba de perfusión, se deben considerar plenamente los factores que influyen en el plan de seguimiento y se deben tomar las medidas correspondientes para eliminar o evitar factores que obstaculicen la precisión de los datos. Preste atención al diseño de los detalles de la prueba y tenga medidas de emergencia adecuadas para las emergencias que puedan surgir durante la prueba.
(3) Garantizar la repetibilidad de la prueba.
(4) Los evaluadores deben realizar una capacitación integral en estricta conformidad con los procedimientos operativos y los planes de prueba.
(5) Garantizar la exactitud y confiabilidad de los datos recopilados y formular requisitos razonables de precisión de prueba y monitoreo.
(6) La precisión de los instrumentos y la calidad de los materiales utilizados en la prueba de perfusión deben someterse a auditorías de calidad y cumplir con los estándares nacionales e industriales.
(7) Los procedimientos operativos para la prueba de perfusión se pueden implementar con referencia a los requisitos técnicos relevantes del departamento de petróleo.