Способ исследования пласта

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при гидродинамическом исследовании скважин. Цель - повышение информативности исследования одновременно всей толщины пласта. Через колонну труб, спущенную в скважину, закачивают жидкость с постоянным расходом. В затрубном пространстве замеряют дифференциальное давление по всей толщине исследуемого пласта. Замеры повторяют при нескольких режимах закачки жидкости. По данным замеров дифференциального давления выявляют зоны поглощения жидкости и их фильтрационные свойства Зил.

COIG3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 47/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732632/03 (22) 25.08.89 (46) 23.12.91. Бюл. М 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) А.Д.Башкатов, Г,М.Панкратова и

А;А.Тесля (53) 551.49(088.8) (56) Габдуллин Т.Г. Оперативное исследование скважин. — M.: Недра, 1981, с.48 — 94.

Лукьянов 3.Е. Исследование скважин в процессе бурения. — М.: Недра, 1979, с.88—

94.

Изобретение относится к области гор- . ного дела и может быть использовано при гидродинамическом исследовании скважин.

Целью изобретения является повышение информативности исследования одновременно всей толщины пласта, На фиг.1 показана принципиальная схема возмущения скважины при промывке и принципиальная схема расположения и перемещения измерительного зонда; на фиг.2 — эпюры давления по глубине скважины при различных расходах промывки; на фиг.3— эпюра распределения коэффициента фильтрации пород и коэффициента продуктивности по мощности пласта.

Способ осуществляют следующим образом.

Скважину 1 бурят и вскрывают продуктивный пласт. После вскрытия пласта в скважину 1 через спущенную колонну труб эакачивают жидкость при малом расходе,, . Ж, „1700222 А1 (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТА (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при гидродинамическом исследовании скважин. Цель — повышение информативности исследования одновременно всей толщины пласта. Через колонну труб, спущенную в скважину, закачивают жидкость с постоянным расходом. В затрубном пространстве замеряют дифференциальное давление по всей толщине исследуемого пласта, Замеры повторяют при нескольких режимах закачки жидкости. По данным замеров дифференциального давления выявляют эоны поглощения жидкости и их фильтрационные свойства. 3 ил, создавая тем самым незначительную репрессию на пласт, В качестве промывочной жидкости используют жидкость, аналогичную по составу пластовой, что позволяет искл ючить кол ь мата ци ю.

В кольцевое пространство 2 спускают до нижней границы зонд 3, состоящий из двух чувствительных и реагирующих на дав.ление элементов 4, которые располагаются на расчетном расстоянии друг от друга, зонд

3 позволяет определить перепад давления между двумя чувствительными элементами

Л P. При перемещении зонда 3 от нижней к верхней границе исследуемого интервала записывают диаграмму 5 распределения давления по стволу скважины 1.

Создание незначительной репрессии на пласт приводит к поглощению промывочной жидкости пока только наиболее проницаемыми интервалами пласта. При поглощении наиболее проницаемым участком 6 части промывочной жидкости расход потока в

1700222

10 кольцевом пространстве 2 выше этогр интервала снижается, что приводит к уменьшению потерь напора при циркуляции в кольцевом пространстве, а следовательно— изменению угла наклона зпюры давления.

На интервале поглощения угол наклона эпюры давления к оси скважины изменяется, уменьшаясь от нижних к верхним интервалам, а на интервалах, где поглощение; отсутствует — угол наклона эпюры давления к оси скважины остается постоянным.

Перепад давления на глубине определяется статической и динамической составляющими

Р = pg Н+аО2Н вЂ” =pg+a Q;

Р (1) где а — коэффициент пропорциональности;

Р— давление;

Н вЂ” глубина;

Q — расход промывки; р — плотность воды;

g — ускорение свободного падения.

Выделяют из общей величины давления статическую составляющую

Рс — =pg — tg a, (2) где а — угол между статической зпюрой 7.

Динамическая составляющая определяется выражением — =а Q =tgP.

Рц

Н (3)

Подача насоса при промывке QH и расход потока в сливной магистрали Qo известны, С учетом известных Он и Qo выражения (3) записывают а Я = tgPн (4) а О2. — tg ôî (5)

Из выражений (4) и (5) находят коэффициент пропорциональности а, средние значения которого определяется выражением

1 (tg н +Щфо ) (6)

2 Q2 02

Уравнение динамической составляющей давления для нижнего прямолинейного участка эпюры до интервала перегиба имеет вид а ОА = tg Рн, (7) где PH — угол между эпюрой общего и статического давления на нижнем прямолинейном интервале, Для верхнего прямолинейного участка по аналогии c (7) имеем а СД =tg j3o (8), Расход поглощения Л О находят из (7) и

55 „О» Я н т9 о (9) а H+Qo

Расход hQ поглощается в интервале перегиба эпюры при определенной репрессии, которая составляет

hP =pghcT+ Pg, (1 О) где h< — глубина статического уровня пласта.

В качестве фильтрационной характеристики пласта принимают коэффициент продуктивности з

K»() или Кпр(), м МПа с МПа

К = О

ГХР

1 (1 1) где F — площадь фильтрациии потока в пласт

ЛО

К» — р (12) где D — диаметр скважины;

Н вЂ” мощность интервала поглощения.

Увеличивают расход промывочной жидкости и репрессию на пласт, Поглощать промывочную жидкость начинают новые менее проницаемые интервалы 8 и 9, характеризующиеся меньшими коэффициентами фильтрации и проницаемости. При увеличении расхода со значений Q> до Q2 эпюра распределения давления по стволу скважины в среднем наклонена под большим углом к оси скважины, чем предыдущая эпюра. На интервалах поглощения 6, 8 и 9 угол наклона эпюры давления изменяется, а на остальных остается постоянным, что свидетельствует об отсутствии поглощения на этих участках вследствие недостаточности репрессии при имеющихся фильтрационных параметрах. Увеличение расхода промывки с О2 до Оз приводит к увеличению репрессии и вовлечению в процессе поглощения новых интервалов и расширению мощности старых, Строят новую эпюру давления по стволу скважины, выявляют интервалы пласта, начинающие фильтровать промывочную жидкость. Увеличение расхода продолжают до создания репрессии, соответствующей планируемому возмущению пласта при эксплуатации. После обследования скважины и записи зпюры давления, расчета фильтрационных свойств пород по стволу промывку прекращают и контролируют процесс восстановления пластового давления. По методу переменного напора на основании анализа кривой восстановления давления определяют осредненные коэффициенты фильтрации или проницаемости

1700222 исследуемого интервала, Осредненные фильтрационные параметры, полученные при восстановлении давления, могут использоваться как контрольные.

П р-и м е р. Скважина @190 мм вскрывает неоднородный водоносный пласт 5 мощностью 100 м. Долото и инструмент не поднимают на поверхность и начинают промывать скважину чистой водой при минимальном расходе. В кольцевое пространство спускают зонд с чувствитель- 10 ными элементами, расположенными на расстоянии 2 м друг от друга. Записывают величину перепада давления на зонде и строят эп юру давления по стволу скважины.

На глубину 50 — 52 м наблюдается пере- 15 гиб эпюры давления и угол наклона кривой к оси скважины плавно изменяется с 5 до

82О, а тангенс этих углов — с 0,087 до 0,142, Это свидетельствует о поглощении части расхода промывочной жидкости в интерва- 20 ле пласта от 50 до 52 м.

Коэффициент пропорциональности а определяют по формуле (6);

1 (tg н + ЩЯо) 1 (0,087 + 0,142

Q(1 Оо 0,001) 0,00129) 25

= 878575 .

Расход поглощения согласно (9) составляет

О, 142 — 0,087

ЛQ—

=2,70 10 м /с, Величину поглощения для контроля определяют простым вычитанием из общего расхода промывки расхода потока в сливной магистрали на поверхности.

/ь(2 =0 00129-0 001 =0 00029 м /с (15)

Погрешность между ()4) и (15) объясняется тем, что 0,000020 м /с фильтруется е пласт на других интервалах, однако уловить это вследствие ограниченной разрешающей способности метода сложно.

Глубина статического уровня составляет 12 м. Тогда репрессия на пласт P по (10) составит

ЛР=рдЬ„+Р, =pg hÄ+hg.tgP,=45

= 12 + 50 0,087 = 16,35 м .вод.ст.=0,1635 МПа

Коэффициент продуктивности интервала 50 — 52 м составит

0,00029м /с

Кч д.

1 yg 1O-

Из выражения (16) следует, что при перепаде давления в скважине 1 МПа на интервале пласта 50 — 52 м вода фильтруется со скоростью 1,486 10 м/с.

Удельный дебит пропластка при понижении 1 МПа составляет 1,773 10

-3 м сМПа

Увеличивают расход промывки до

4,0 10 м /с. Измеряют и записывают при помощи зонда диаграмму давления по стволу скважины. Полученная кривая имеет два характерных участка перегиба, первый на интервале 48-54 м, а второй 84 — 90 м.

На интервале 48 — 54 м угол наклона эпюры изменяется от 12 до ЗОО, причем на участке 48 — 50 м с 12 до 17, на участке 50 — 52 м с 17 до 24О, а на участке 52 — 54 м — c 24 до

ЗОО.

Расход промывочной жидкости на интервале 0-48 м составляет

Qi =т/тр д =т/ 12 =1,55 10 м /с. а 87875

В интервале 48 — 50 м расход составляет

Ог = tgz =т/0,295 -1,8210 ем /с.

87875 87875

Поглощение составляет Л Qã-1 - Qz - 0 =

= (1,82 - 1,55)10 з = 0,27 10 з м /с.

Репрессия на праст при исследовании

ЛР2-1= Нст+ H) tgp= 12+ 48щ 12

-22,2 м.вод.ст.

Л Рг-1 = 0.222 М Па.

Коэффициент продуктивности на участке 48-50 м определяют по (12)

0,00027, -з

Кпр) тОЛ9 2 0,222 О м/c/МПа

Расход промывочной жидкости в интервале 50-52 м составляет

Поглощение составляет

Л Оз-2 = Оз - Qz = (1,86 - 1,82) 10 з =

-0,0410зм /c ..

Репрессия на пласт

Л Рз-2-Л Р2-1+ пз-219 17 - 0,228 Mfla, Коэффициент продуктивности

0,00004 -3 (и» «уг.0 19. 2.0 228 0,315 . 10 м /с /МПа

Расход промывочной жидкости в интервале 52 — 54 м составляет

0 зол =256 10» е/ !

Поглбфание

1700222

ЛQ)-з = Q4- Оз-(2,56-1,86)103-.

=0,710 мэ/с.

Репрессия на пласт

ЛР4-3= ЛРз-г+ h3-2тц30 -0,237 МПа.

Коэффициент продуктивности 5

0,0007 -э м

Кпр4 — 3 д. 0 19 2. 0 237 2,47 10 — /МПа !

В интервале 84 — 90 м наблюдается плавное увеличение угла наклона эпюры давления на всем участке, что свидетельствует об относительно равномерных фильтрационных свойствах, Наклон эпюры меняется с 30 до 55О."

Расход промывки согласно эпюре давления составляет а = Я55 = 4,ОЗ 1О и (с

Величину Qg контролируют на поверхности -; сходомером, установленным в нагнетательной магистрали насоса, она .-.оставила 4,0 10 м /с.

Расход поглощения в интервале 84-90 м равен

Л 05-4 = Qs - Q - (4,03 - 2,56)10 3 - 1,47

1 03 3/с

Репрессия на и аст

A Р5-4 =Л Р4-3 + hg-4 tg 30 - 0,41 МПа, Коэффициент продуктивности интервала равен

0,00147 -3 м л 019 б 041 3,0110 — /МПа с 35

Дальнейшее увеличение репрессии путем увеличения расхода промывки не проводят,.так как расчетное понижение при эксплуатации, выбираемое на основе типа 40 насоса и.проекта, соответствует 20 м.вод.ст., что равносильно созданию депрессии 0,2 МПа, В указанных диапазонах нагружения пласт исследован.

Определяют интервалы установки фильтров, которые соответствуют интервалам

48-54 м и 84-90 м. Модернизируют конструкцию скважины, экономят дорогостоящие фильтры.

Рассчитывают проектный дебит скважиHbl

Я = Кпр) WI + Кпр2 W2 + Кпрз 3+

+К р4 ЧЧа где М/1-4 — площади фильтрации в 1-м...4-м. интервалах скважины.

q w 0,19 1 (1,02 + 0,315 + 2,47 + 3,01 ) э

10 3 = 6,82 10 — / МПа . с

Учитывая, что расчетное понижение составляет 0,2 МПа, то ожидаемый дебит равен

Q=68210302=1,3610 м /с.

Внедрение способа позволило оперативно исследовать скважину, выделить продуктивные интервалы. Получена удовлетворительная сходимость с эксплуатационными характеристиками скважины реальный дебит которой составил 1,54 10 м /с, Некоторое увеличение дебита в сравнении с расчетными по давным экспрессметода значениями объясняется несколько более низкой приемистостью скважины при наливе, чем продуктивность при откачке.

Формула изобретения

Способ исследования пласта, включающий спуск колонны труб в скважину, закачку в нее жидкости с постоянным расходом и определение дифференциального давления в интервале исследуемого пласта, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения информативности исследования одновременно всей толщины пласта, закачку жидкости в скважину осуществляют поэтапно с изменением расхода на каждом этапе и замеряют дифференциальное давление в затрубном пространстве по всей толщине исследуемого пласта, а по давным замера выявляют зоны поглощения жидкости и их фильтрационные свойства.

1700222

1700222

Составитель М. Тупысев

Редактор 8. Бугренкова Техред M.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 4452 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101