Способ определения заколоченных перетоков в нагнетательных скважинах

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях нагнетательных скважин. Цель - повышение точности определения заколонных перетоков жидкости за счет выявления перетоков в зумпфах скважины в пласты, находящиеся ниже перфорированного, под закачку интервала. Регистрируют термограмму вдоль ствола скважины, в том числе и в зумпфе скважины, в оставленной скважине. Измеряют по зарегистрированной термограмме максимальное снижение температуры против перфорированного пласта. Устанавливают термометр выше перфорированного пласта. Нагнетают в скважину жидкость в объеме, определенном по математической ф-ле. Одновременно с закачкой регистрируют ряд термограмм в интервале перфорированного пласта и в зумпфе скважины. По увеличению температуры в скважине в интервале, находящемся ниже перфорированного пласта, судят о наличии заколонного перетока жидкости в этом интервале. При регистрации термограммы в интервале времени, в течение которого в скважину нагнетается объем жидкости, удовлетворяющий вышеуказанному неравенству, в скважине ниже перфорированного пласта движение жидкости за колонной отмечается увеличением температуры из-за эффекта дросселирования и конвективного переноса тепла. При отсутствии перетока температура в этом интервале не изменяется в течение времени закачки, не превышающем значения, необходимого для закачки максимального объема жидкости, удовлетворяющего вышеуказанному неравенству, либо искажается вследствие термоконвекции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51) 5 Е 21 В 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4477060/31-03 (22) 08.06.88 (46) 23.06.90. Бюл. ¹ 23 (71) Башкирский государственный университет им. 40-летия Октября (72) Р,А,Валиуллин, А.И,Парфенов и А.Ш.Рамазанов (53) 622.241.8(088,8) (56) Вахитов Г.Г. и .др, Геотермические методы контроля за разработкой нефтяных месторождений. — N.: Недра, 1984, с. 240. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОЛОННЪ|Х

ПЕРЕТОКОВ В НАГНЕТАТЕЛЬНЪ|Х СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей пром-сти и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях нагнетательных скважин. Цель — повышение точности определения эаколонных перетоков жидкости эа счет выявления перетоков в зумпфах скважин в пласты, находящиеся ниже перфорированного, под закачку интервала. Регистрируют термограмму вдоль ствола скважины, в том числе и в зумпфе скважины, в оставленной скважине. Измеряют по зарегистрированной термограмме максимальное снижение температуры против перИзобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях нагнетательных скважин.

Цель изобретения — повышение точности определения заколонных перетоков жидкости за счет выявления пефорированного пласта. Устанавливают термометр выше перфорированного пласта. Нагнетают в сважину жидкость в объеме, определенном по математической ф-ле. Одновременно с закачкой регистрируют ряд термограмм в интервале перфорированного пласта и в эумпфе скважины, По увеличению температуры в скважине в интервале, находящемся ниже перфорированного пласта, судят о наличии заколонного перетока жидкости в этом интервале. При регистрации термограммы в интервале времени, в течение которого в скважину нагнетается объем жидкости, удовлетворяющий вышеуказанному неравенству, в скважине ниже перфорированного пласта движение жидкости эа колонной отмечается увеличением температуры из-за эффекта дросселирования и конвективного переноса тепла. При отсутствии перетока температура в этом интервале не изменяется в течение времени закачки, не превышающем значения, необходимого для закачки максимального объема жидкости, удовлетворяющего вышеуказанному неравенству, либо искажается вследствие термоконвекции. 2 ил. ретоков в зумпфах скважин в близлежащие от перфорированного пласты, находящиеся ниже его, На фиг. 1 приведены схематические кривые реализации способа, на фиг.2 термограммы, зарегистрированные в реальной скважине (1 — термограмма пос1573155 1е прекращения закачки жидкости, 2 термограмма в процессе закачки).

На фиг. 1. колонки А, Б, В обозначают разные случаи. На фиг, 2 первая колонка обозначает глубину, вторая — кривую ПС и данные локации муфт, третья — термограммы, Случай А (фиг, 1) характеризует распределение температуры при отсутствии перетока жидкости за колонной и регистрации термограммы 2 B интервале времени, когда выполняется усЛовие!

1" 5 маКсСлучай Б соответствует наличию еретока жидкости за колонной и реистрации термограммы 2 в интервале

Йремени, когда выполняется условие и (V«„. Ниже перфорированного

Пласта отмечается увеличение температ1уры отчосительно первоначального

1 распределения, Это увеличение связаЦо с конвективным переносом тепла и

Дроссепированием жидкости в интерва-! ле перетока, что хорошо выделяется

Йа фоне охлаждения.

Случай  — термограмма 2 зарегистрирована через время, превышающее необходимое условие, т,е, Чп о 7мд . 30

В данном случае сильно влияние терИогравитационной конвекции в зумпфе, что может ошибочно интерпретироваться как переток жидкости за колонной и в то же время может экранировать 35 эффекты, связанные с заколонной цирКуляцией в "этом интервале.

Сущность способа заключается в следующем.

В отсутствие заколонного движения 40

Жидкости в длительно работающей нагйетательной скважине температурное поле в зумпфе обусловлено двумя причинами. Первая причина заключается в к ондуктивной теплопередаче от охлаж- 45 денного закачиваемой жидкостью перфорированного пласта в подстилающие

Породы. Зона нарушения при этом пропорциональна at (а — температуропроводность подстилающих пород, t — вре- 5О мя эксплуатации скважины). Поэтому для длительно работающей скважины зона нарушения значительна () 10 м) .

Вторая причина — термогравитационная х;онвекция, Температура нагнетаемой жидкости обычно ниже пластовой, а следовательно, и температуры в зумпфе, Такие условия приводят к изменению

Плотности жидкости в этой области.

Так, например, при коэффициенте объемного расширения жидкости (3 = 20 х

- о х 10 С и снижении температуры о на 10 С изменение плотности составит

А(3 = 0,002 г/см, Вследствие различия плотностей в верхней и нижней частях зумпфа возникает гравитационная конвекция, которая и вносит. вклад в распределение температуры в зумпфе..

Наличие заколонного перетока в близлежащие неперфорированные пласты также приводит к аналогичному распределению температуры в зумпфе, Поэтому в длительно работающих нагнетательных скважинах существует неоднозначность при определении заколонных перетоков.

После прекращения нагнетания жидкости в скважину, вследствие разного темпа восстановления температуры в перфорированном и неперфорированном интервалах, на термограмме против перфорированного пласта наблюдается аномалия охлаждения, которая, даже и в случае отсутствия перетока, охватывает близлежащие неперфорированные пласты. После пуска скважины под нагнетание выделение заколонного движения на фоне аномалии охлаждения затрудняется сильным влиянием термогравитационной конвекции, Для ее исключения необходимо, чтобы температура против перфорированного пласта не становилась ниже температуры в остановленной скважине. Контроль за эти можно осуществлять на устье (или другими способами) по объему закачиваемой в пласт жидкости, При этом максимальный объем закачанной жидкости V к не должон превышать вели Тма кс В чины — — — — —, где h, Т „— максимальс ная величина снижения температуры против перфорированного пласта, S площадь .поперечного сечения скважины, à — средний градиент температуры выше аномалии. В данном случае можно пользоваться оценочными формулами, не учитывающими теплообмен потока с- окружающей средой. При регистрации термограммы в интервале времени, на котором выполняется условие

V я < V „, в скважине ниже перфорированного пласта движение жидкости за колонной будет отмечаться увеличением температуры из-за эффекта дросселирования и конвективного переноса тепла, При отсутствии перетоЬТмакс

Гс1

Способ осуществляют следующим образом.

Регистрируют термограмму в остановленной скважине. Оценивают по зарегистрированной кривой максимальное снижение температуры против перфорированного пласта. Устанавливают термометр вьппе перфорированного пласта, Пускают скважину под закачку. Регистрируют термограммы в интервале времени, обеспечивающем выполнение условия V „ (V . Сопоставляют термакс мограммы и определяют изменение температурЫ ниже перфорированного пласта. По увеличению температуры в этом интервале судят о заколонном перетоке.

На фиг. 2 представлены результаты реализации способа. В скважине пер40

1S73! ка температура в этом интервале изменяться не будет при Т „ ъ Т либо будет искажаться вследствие термоконвекции при Т ц к (Тмс кс

После возобновления закачки температура поступающей в пласт жидкости со временем меняется немонотонно.

В течение некоторого времени она будет выше температуры в эумпфе (на границе с пластом), затем — ниже, Тот период времени, когда температура закачиваемой жидкости выше температуры в зумпфе, наиболее благоприятен для выявления заколонного перето- 15 ка, так как исключается термогравитационная конвекция в зумпфе (наверху более нагретая, следовательно, и более легкая жидкость), а дросселирование перетекаемой за колонной жид- 20 кости приводит к дополнительному увеличению температуры в зумпфе.

При дальнейшем увеличении времени температура закачиваемой в пласт жидкости станет ниже температуры в зумпфе и возникнет термогравитационная конвекция, приводящая к смазыванию локальных температурных аномалий, Верхний предел объема закачиваемай жидкости можно выбрать таким„ чтобы 30 понижение температуры против пласта не стало ниже dТ .с (фиг. 1):

4 ìакс В

V (1ñ

Таким образом, объем закачиваемой жидкости необходимо выбрать исходя иэ условия

5" б форираваны два интервала, под закачкой ана находилась в течение трех лет, Исследования проводились через

2 сут после прекращения закачки жидкости ° Термограмма 1 характеризует это состояние. Средний градиент температуры Г вьппе аномалии охлаждения

0,02 С/л . Оценочная величина максимального снижения температуры составила d T с,„с = 12, 2 С ° Тогда

S, 0 063

V = — — hT = - — — — 12,2 макс Гс1, мыс 0,02

10, 1 м .

Пустили скважину под закачку и количество закачиваемой жидкости контролировали на поверхности. После закачки 6 м жидкости в течение 25 мин записали термограмму 2 (6 м (10, 1 м ), Из сопоставления зарегистрированных термаграмм выделили увеличение температуры ниже перфорированных пластав. В результате реализации способа определили наличие заколоннаго перетока жидкости в нагнетательнай скважине.

Ф а р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ определения заколонных перетоков в нагнетательных скважинах, включающий регистрацию термограмм вдоль ствола скважины после прекращения закачки жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения за счет выявления перетоков в зумпфах скважин в близлежащие пласты, находящиеся ниже перфорированного, определяют величину максимального снижения температуры против перфорированного пласта, затем в скважину эакачивают жидкость в объеме, определяемом из неравенства

Ь Тмс кс

V (!

Я ср где V — необходимый объем эакачии з. ваемой жидкости, м бТ дкс — величина максимального снижения температуры против перфорированного пласта, К;

S — площадь поперечного сечения скважины, м ;

à — средний градиент температуср ры, К/м, одновременно регистрируют термограммы в интервале перфорированного пласта и в зумпфе скважины и по увеличению температуры в скважине ниже перфорированного пласта судят о наличии заколонных перетоков в нагнетательных скважинах.

1573155

Составитель В.Петров

Техред Jl.Серц окова Корректор М. Кучерявая

Редактор Е,Лапп

Тискал; 487

Заказ 1628

Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издатепьский комбинат пЛатент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101