Способ и устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле

 

1. Способ гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающий вызов притока .из пласта, отбор пробы пластового ;флюида в пробоприемник при непрерывной регистрации давления, отличающийся тем, что, с целью получения информации о фазовом составе поступающего в пробоприемник плас-; тового флюида, в процессе отбора производят несколько резких увеличений рабочего объема пробоприемника, причем увеличение рабочего объема ведут со скоростью, значительно превьшающей скорость притока, и до заданной величины при достижении в нем известного давления. 2.Устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающее пробоприемник , отличающееся тем Ci что оно снабжено одним или более цилиндрическим стаканом с герметизи (Л рующей крышкой, закрепленной на стакане фиксирующим элементом и имеющей диаметр, равный или несколько меньший внутреннего диаметра стакана, цилиндрический стакан расположен внутри пробоприемника. 3.Устройство по п. 2, о т л и- . чающееся тем, чтр фиксирующий элемент выполнен в виде срезного штифта,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„»

4(5!) 2 В 49 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ГИДРОДИНАЬЯЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЛАСТОВ ОПРОБОВАТЕЛЯИИ HA

КАБЕЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающий вызов притока ,из пласта, отбор пробы пластового .флюида в пробоприемник при непрерывной регистрации давления, о т л и(21) 2798142/22-03 (22) 19.07.79 (46) 23.06.85. Бюл. ¹ 23 (72) А.Б.Благовещенский, Н.А.Бродский, В.Б.Тальнов и А.И.Фионов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 622.243.68(088.8) (56) 1. Бродский П.А. и др. Опробование пластов приборами на кабеле.

M. "Недра", 1974, с. 110-124.

2. Патент США № 3611799, кл. 73-155, опублик. 1971 (прототип) ° ч а ю шийся тем, что, с целью получения информации о фазовом составе поступающего в пробоприемник плас-, тового флюида, в процессе отбора производят несколько резких увеличений рабочего объема пробоприемника, причем увеличение рабочего объема ведут со скоростью, значительно превышающей скорость притока, и до заданной величины при достижении в нем известного давления.

2. Устройство для гидродинамических исследований пластов рпробователями на кабеле, включающее пробоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено одним или более цилиндрическим стаканом с герметизирующей крышкой, закрепленной на стакане фиксирующим элементом и имеющей диаметр, равный или несколько меньший внутреннего диаметра стакана, причем цилиндрический стакан расположен внутри пробоприемника.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, чтр фиксирующий элемент выполнен в виде срезного штифта.

1 1162

Изобретение относится к геофизи- 1 ческим исследованиям, в частности к методам опробования пластов приборами на кабеле.

Отбор из пласта, вскрытого скважиной, некоторого количества и газа с одновременной регистрацией изменения давления широко используется в нефтегазоразведочных скважинах с целью обнаружения углеводородов и опреде- 10 ления фильтрационных свойств пород— коллекторов.

Известны способы выделения нефтегазонасыщенных и водоносных пластов и оценки их фильтрационных свойств по данным опробования .с применением опробователей пластов на кабеле, основанные на использовании информации о количестве и составе извлеченных при опробовании пластовых флюидов 0 и об изменении давления в процессе опробования Ц j .

Наибольшее распространение для обнаружения углеводородов по данным опробования получили способы интер- р5 претации, базирующиеся на использовании. данных о количестве полученных при опробовании газов и об их компонентном составе. Эти способы при отсутствии значительной зоны проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт и добавок нефтепродуктов в буровом растворе позволяют уверенно .выделять в геологическом разрезе пласты, насыщенные углеводородами.

Однако в сложных случаях.(нефтегазо3$ насыщенные пласты с высокой водонасыщенностью, значительное проникновение фильтрата в глубину пласта при бурении скважин на растворах с добав40 лением нефти и нефтепродуктов) эти способы малоэффективны.

Определение проницаемости по данным опробования осуществляется по формулам, учитывающим фазовый состав 1$ поступающей пробы. Но надежных способов определения соотношения жидкой и газообразной фаз в различные моменты времени в процессе притока не имеется. $0

В общем случае для определения соотношения фаэ (газового фактора) в пробе используют данные о количестве поднятых в пробоприемнике жидкости и газа. В этом случае, однако, $5 ничего нельзя сказать о фазовом распределении пробы в процеСсе притока.

По этим данным невозможно уверенно

960 прогнозировать характер и скорость поступления пластового флюида, так как одинаковые количества жидкости и газа могут поступать в пробоприемник опробователя как в виде двухфазного притока, так и путем последовательной смены фаз.

Известны также способ и устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле. При опробовании известным способом вызывают приток из пласта, производят отбор пробы пластового флюида в пробоприемник при непрерывной регистрации давления. Чтобы получить информацию о соотношении фаз в пробе, опробователь пластов оснащают дополнйтельными датчиками, например, резистивометром и влагомером или датчиком притока жидкости, работающим одновременно с датчиком давления 121 .

Недостатком известного способа определения фазового состава пробы в процессе притока с помощью датчиков является необходимость в дополнительных, помимо преобразователя давления, датчиках и в каналах связи для них, что в целом ведет к усложнению аппаратуры и ее удорожанию.

Кроме того, сегодня не существует надежного датчика притока жидкости, способного работать в условиях вспенивания и разбрызгивания потока флюида, поступающего в пробоприемник опробователя.

Цель изобретения - получение информации о фазовом составе поступающего в пробоприемник пластового флюида.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле в процессе отбора производят несколько резких увеличений рабочего объема пробоприемника, причем, увеличение рабочего объема ведут со скоростью, значительно превышающей скорость притока и до заданной величины при достижении в нем известного давления.

Устройство для гидродинамических исследований пластов опробователями на кабеле, включающее пробоприемкик, снабжено одним или более цилиндри-. ческим стаканом с герметизирующей крышкой, закрепленной на стакане фиксирующим элементом и имеющей диаметр, равнцй или несколько мень1162960 4

) rueA внутреннего диаметра стакана, причем цилиндрический стакан расположен внутри пробоприемника.

Кроме того, фиксирующий элемент выполнен в виде срезного штифта. 5

Возможность достижения поставленной цели базируется на известных физических свойствах жидкостей и газов: практической несжимаемости первых и упругости вторых, а также на законе Бойля-Мариотта, из которого следует соотношение

Pz

Ч„=аЧ—

1 2 где Vz — объем газовой части пробы (при Р„);

h — приращение объема (пробоприемника), заполненного газом;

P< — уровень давления в пробоприемнике перед приращением его объема; — уровень давления в пробопри2 емнике, полученный в резуль25 тате изменения объема пробоприемника.

Для определения фазового состава поступающей в пробоприемник пластовой пробы, пользуясь указанными законо- мерностями, необходимо обеспечить следующее: после установки прибора на точке опробования герметизируют отверстие стока относительно ствола скважины, создают депрессию для вызова притока в некоторый момент 35 после начала отбора. Когда отобран известный объем, прекращают приток, загерметизировав пробоприемник, измеряют давление в нем, затем увеличивают объем пробоприемника на 40 заданную величину и вновь замеряют давление. Но такой замер объема газовой части пробы требует разработки достаточно сложных устройств для его реализации и увеличивает 45 время стояния опробователя на притоке, что может создавать аварийную ситуацию. Поэтому, учитывая реально ограниченные скорости притока пробы из пласта в пробоприемник,пред- 50 лагается более простой способ, основанный на тех же закономерностях, увеличение пробоприемной камеры на заданную величину при достижении в ней известного уровня давления 55 производят резко, практически мгновенно, не прекращая при этом притока.

В ходе всего процесса регистрируют непрерывно изменения давления в пробоприемнике. Для определения фазового состава пластовой пробы в начале, середине и в конце опробования такую операцию повторяют не менее трех раз при постоянной или изменяющейся по заданной программе депрессии °

Для практической реализации предлагаемого способа разработано устройство в виде унифицированных элементов, позвбляющих по заданной программе практически мгновенно увеличивать на известйую величину действующий объем пробоприемника в ходе отбора пробы, и рассчитанных на применение с существующими конструкциями опробователей пластов, оснащенных дистанционной системой регистрации давления.

На фиг, l изображен унифицированный элемент устройства для приращения в ходе отбора пластовой пробы действующего объема пробоприемника; на фиг. 2 — диаграмма давления в пробоприемнике опробователя цластов при отборе пробы с использованием предлагаемых способа и устройства при отсутствии в пробе газа; на фиг. 3— то же, при его наличии.

Элемент устройства для расширения действующего объема пробопвиемника (Фиг. 1) состоит из корпуса i выполненного в виде стакана, крышки 2 с уплотнительным кольцом 3 и стержня 4 с рассчитанной прочностью на срез, фиксирующего через отверстия начальное положение крышки 2 относительно корпуса 2. Корпус 1 располагают внутри пробоприемника (не показан) опробователя.

По оси давления диаграммы на фиг. 2 и 3 отложены гидростатическое давление в скважине на глубине опробования P, пластовое давление в точке отбора пробы Р>, давление

Р, при котором происходит срезывание стержня 4 на фиг. 1, и некоторые промежуточные значения давления в пробоприемнике Р и Р>. Момент т. о на оси времени — начало отбора пробы, моменты 11, 1 2 и — соответственно время срабатывания элементов (фиг. ) устройства расширения действующего объема пробоприемника.

При работе по предлагаемому способу в баллон-пробоприемник опробователя пластов вкладывают несколько, 1162960 например три, элементов устройства расширения действующего объема пробоприемника.

После начала отбора пробы в пробоприемник с момента о начинает поступать пластовый флюид. При этом, если он представлен исключительно жидкостью, давление в пробоприемнике, фиксируемое по телеметрической систе- ме, начинает. заметно изменяться (расти) только при заполнении практически всего свободного объема пробоприемника (фиг, 2 и 3, отрезки если перед спуском в скважину робоприемник не был свакуумирован 15 немного раньше за счет сжатия содержащегося в нем воздуха). В момент

1, давление достигает значения при котором происходит срез стержня 4 в одном из элементов-расширителей действующего объема. Крышка 2 расширителя проваливается внутрь корпуса 1 и вновь открывшийся объем начинает заполняться флюидом. Если на этом этапе отбора пробы флюид газа не содержит, давление в момент вскрытия элемента-расширителя падает в пробоприемнике практически до нуля (фиг. 2 и 3, момент 11 ) . При дальнейшем поступлении в пробоприемник ЗО пластовой пробы давление вновь нарастает до значения Рс, когда срабатывает в момент 4< второй элемент-расширитель объема. Характер фиксируемой кривой давления в пробоприемнике на участке 1, так же, как и на участке зависит от наличия или отсутствия в пробе газа. В его отсутствии график на участке 1„-6 имеет 40 вид, показанный на фиг. 2, при нали" чии на фиг. 3. Падение давления в пробоприемннке в момент, следующий сразу после 1, вызванное вскрытием второго элемента-расширителя объема, также зависит от содержания газа в флюиде. Перепад давления

6 P = Р— Р тем меньше, чем большую ср часть йробы составляет газ. Количественно объем газа определяется по приведенной формуле, которая в этом случае принимает вид

Р

1Г Ð р р 7 ср где V< — внутренний объем одного элемента-расширителя, остальные обозначения — в соответствии с описанием.

То же относится и к участку 1 -(. диаграмм давления, но в расчетную формулу вместо значения Р подставлено значение P . За срабатыванием в момент 1 последнего (третьего) элемента-расширителя объема давления в пробоприемнике после падения уровня

Р возрастает до пластового Р„

Характер кривой при этом зависит от фазового состава находящейся в пробоприемнике пробы пластового флюида.

Применение предлагаемых способа и устройства позволяет при использовании серийных опробователей пластов например ОПН-7-10, ОПН-140 и т.п., оснащенных телеметрической системой регистрации давления, иметь с минимальными затратами и без использования .дополнительных каналов связи достоверную информацию об изменении фазового состава пробы в процессе ее отбора.

1162960

1162960

Редактор, Е, Папп

Заказ 4072/30

Тираж 540

Подписное

Рр ПЛ

Составитель В. Никулин

Техред М. Пароцай Корректор О. Тигор !

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобреТений и открытий

113035i Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4