Способ определения заколонного движения жидкости при освоении скважины

 

Использование: нефтяная промышленность , геофизические методы исследования скважин, при термометрических исследованиях скважин в процессе их опробования и освоения. Сущность изобретения: регистрируют фоновую термограмму в простаивающей скважине, производят перекрытие забоя ниже перфорированного пласта в интервале возможного заколонного движения жидкости, производят пуск скважины, осуществляют измерение изменения температуры ниже области перекрытия, после получения датчиком термометра сигнала из заколонного пространства забой открывают и производят регистрацию температуры в зумпфе, по изменению которой ниже и выше области перекрытия судят о заколонном движении жидкости. 3 ил. у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 47/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0TKPbl ГИЯМ пРМ Гкн Г сссР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С В ИДЕТЕЛ Ь СТВУ

1 (21) 825179/03 (22) 1ч".05.90 (46) 30.05.92. Бюл. М 20 (71) Башкирский государственный университет им. 40-летия Октября (72) P.À.Âàëèóëëèí, Р.Т,Булгаков, В.Я.Федотов и Р.К.Яруллин (53) 550.83(088.8) (56) Дворкин И,Л. и др. Нефтяное хозяйство, 1974, М 12, с.25.

Авторское свидетельство СССР

hL 665082, кл. Е 21 В 47/10, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОЛОННОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПРИ ОС. ВОЕНИИ СКВАЖИНЫ (57) Использование: нефтяная промышленность, геофизические методы исследования

Изобретение относится к геофизическим способам исследования скважин и может быть иепользовано при термометрических исследованиях скважин в процессе их опробования и освоения.

Известен способ определения заколонного движения жидкости в длительно эксплуатирующейся скважине путем регистрации термограммы в интервале продуктивного пласта. Недостатком способа я вляется невоз можность использования его после пуска скважины, когда температурное поле в скважине нестационарно.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к рассматриваемому является способ on ределения затрубного движения жидкости путем регистрации изменения температуры в зумпфе

„„Я „„1737108 А1 скважин, при термометрических исследованиях скважин в процессе их опробования и освоения. Сущность изобретения: регистрируют фоновую термограмму в простаивающей скважине, производят перекрытие забоя ниже перфорированного пласта в интервале возможного заколонного движения жидкости, производят пуск скважины, осуществляют измерение изменения температуры ниже области перекрытия, после получения датчиком термометра сигнала из заколонного пространства забой открывают и производят регистрацию температуры в зумпфе, по изменению которой ниже и выше области перекрытия судят о заколонном движении жидкости. 3 ил, после пуска скважины. О наличии затрубного движения жидкости судят. по увеличенному темпу установления теплового поля в зумпфе, приводящему к нарушению температурного поля в интервале ниже перфорированного пласта. Способ реализуется в начальной стадии эксплуатации скважины, т.е. после ее пуска.

Недостатком известного способа является неоднозначность определения заколонного перетока. жидкости в условиях гравитационной конвекции в эумпфе (в случае рыл >p «), которая приводит к аналогичным изменениям температуры в исследуемом интервале. Здесь рпл, pc sплотности жидкости, соответственно пластовой и находящейся в скважине. Вклад конвекции в распределение температуры особенно значителен сразу после пуска

1737108 скважины, что имеет место при опробовании и освоении скважины.

Цель изобретения — повышение точности и эффективности способа за счет возможности выделения температурных аномалий вследствие гравитационной конвекции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения заколон,ного движения жидкости, включающем ре- гистрацию фоновой термограммы в простаивающей скважине, измерение изменения температуры в зумпфе после пуска скважины и определение заколонного движении жидкости по результатам измерений, после регистрации фоновой термограммы перед пуском скважины производят перекрытие забоя ниже перфорированного пласта в интервале возможного заколонного движения жидкости, при этом измерение изменения температуры осуществляют ниже интервала перекрытия, после получения датчиком термометра сигнала из заколонного пространства забой открывают и производят регистрацию температуры в зумпфе, по изменению которой ниже и выше области перекрытия судят о заколонном движении жидкости.

Сущность предлагаемого способа основана. на возможности учета и исключения влияния гравитационной конвекции при выявлении интервалов эаколонных перетоков жидкости по данным термометрии при компрессорном опробовании и освоении нефтяных скважин. Возникновение гравитационной конвекции в скважинных условиях связано с неоднородностью поля плотностей, когда более плотные слои жидкости находятся в гравитационном поле выше, чем менее плотные, т.е. рпп >р„а (фиг.1а), Здесь кривые 1-4 зарегистрированы соответственно через 5; 20; 60 и 120 мин после пуска скважины. Примерами такой ситуации могут быть случаи охлаждения пласта закачиваемыми водами или при получении из пласта жидкости с более высокой минерализацией по сравнению с жидкостью в скважине после ее промывки и пр. Искажение теплового поля при этом аналогично изменению, связанному с заколонным движением (фиг.1б).

Поскольку в обоих случаях нарушение температурного поля носит одинаковый характер, то разделение гравитационной конвекции от заколонного перетока является довольно сложной задачей, особенно в условиях их совместного проявления. Гравитационное движение в вертикальной скважине направлено вниз, поэтому исключение такого движения возможно при перекрытии ствола скважины ниже перфорированного пласта, например, управляемым пакером или другими устройствами. С riycком скважины и в отсутствие перетока за

5 колонной тепловое поле в интервале зумпфа ниже пакера будет определяться теплоотдачей от работающего пласта (фиг.1в).

Кривые 1 — 4 зарегистрированы соответственно через 5; 60; 120 и 240 мин после пуска

10 скважины. Для реальных времен опробования или освоения скважины (3 — 4 ч) зона распространения тепловой аномалии путем кондуктивной теплопроводности будет значительно меньше 1 м, При наличии перетока l5 за колонной характер нарушения первоначального распределения температуры будет определяться конвективным переносом тепла при дросселировании жидкости на всем пути ее движения, Изменение темпе20 ратуры в скважине при этой наблюдается во всем интервале заколонного перетока (фиг.1б) и происходит путем кондуктивного теплопереноса в радиальном направлении.

Кривые 1-4 зарегистрированы через 5; 60;

25 180 и 240 мин соответственно после пуска скважины. При раскрытом пакере датчик термометра будет находиться на оси скважины, и для выявления, в первую очередь, заколонного перетока необходимо. выпол30 нение соотношения б > го-, где cl — расстоя-. ние от пакера до датчика температуры; r0— радиус скважины. Время подхода температурного сигнала из переточного канала до датчика термометра после пуска скважины

35 определяется расстоянием от канала до дат- . чика и коэффициентом температуропроводности среды, заполняющей скважину, Расстояние до датчика температуры (датчик при перекрытом забое находится на оси

40 скважины) определяется тем, где происходит движение перетекающей жидкости. Наиболее неблагоприятный по времени установления температуры случай (наиболее удаленный канал), когда движение идет

45 между цементом и породой; Если диаметр обсадной колонны б» - 146 мм, а следовательно, диаметр скважины 0c»g = l68 мм, то расстояние до датчика r - 84 мм = 0,084- м, Температуропроводность жидкости, эапол50 няющей скважину, а = 0,4 10 м /ч, Опыт показывает, что наиболее часто встречающаяся величина разогрева перетекающей за колонной жидкости составляет AT< =

1 С, Достоверной считается зарегистрированная аномалия AT, составляющая 10% от максимальной, т.е. при отношении, равном

AT

- -,= 0,1, Исходя иэ этого и используя кри с.лъ о вые на фиг.2, отражающие характер форми1737108 рования температурного поля по сечению скважины при заколонном перетоке, можно определить время, по истечении которого следует открывать забой и проводить регистрацию термограмм в открытом стволе 5 скважины (цифрами здесь указаны значеat ния параметра Фурье F< = — ). В рассмат-. !

Г риваемом случае это время будет составлять т = 0,08 г2/а, или 1,4 ч. В случае, 10 если переток осуществляется между колонной и цементом, то t = 0,7,ч. B отсутствие перетока, как указы валось вы ше, температурный сигнал, регистрируемый датчиком температуры, будет обусловлен теплоотда-.

15 чей от работающего пласта в вертикальном направлении, при этом время прихода сигнала будет значительно больше, чем при . наличии движения за колонной, и часто влиянием пласта на температуру датчика можно пренебречь. Проводя временные замеры в перекрытом и открытом стволе скважины и сопоставляя полученные результаты, можно с достаточной точностью обнаруживать эаколонный переток, исключая при этом не- 25 однозначность, связанную с влиянием гравитационной конвекции, Способ осуществляется следующим образом.

8 простаивающей скважине регистрируют фоновую термограмму. Перед пуском скважины термометр устанавливают ниже интервала перфорации и осуществляют перекрытие забоя в интервале возможного движения жидкости за колонной, т.е. между неперфорированным водоносным пластом и перфорированным пластом. После этого осуществляют пуск скважины и регистрируют изменение температуры ниже области перекрытия. После подхода температурно- 40

ro сигнала из эаколонного пространства до датчика термометра забой открывают и проводят повторное измерение изменения температуры в зумпфе. По характеру изменения температуры до и после перекрытия забоя судят о существовании заколонного перетока, Способ реализован в лабораторных условиях на модели скважины в соответствии с формулой изобретения. На фиг.3 прод- 50 ставлены температурные кривые: 1 — фоновая до пуска скважины; 2, 3 — после пуска с перекрытым забоем через время, необходимое для подхода температурного сигнала иэ заколонного пространства до датчика тер- 55 мометра; 4 —; 5, 6— характеризуют изменение температуры выше и ниже перекрытия при сопоставлении.

Рассмотрены все возможные ситуации проявления тех или иных процессов. определяющих температурное поле в зумпфе скважины.

8 случае, когда в скважине отсутствуют гравитационная конвекция и эаколонная циркуляция жидкости (фиг.3а), тепловое поле в зумпфе скважины формируется только за счет теплоотдачи от работающего пласта.

Кривые 2 — 4 зарегистрированы соответственно через 0,5; 1,5 и 3 ч после пуска скважины. При этом температура в точках наблюдения, находящихся соответственно выше и ниже перекрытия (причем верхняя точка не охвачена воздействием работы пласта), не изменяется .и остается постоянной как при перекрытом, так и при открытом забое. Это иллюстрирует график, представленный в третьей колонке (кривые 5 и 6).

При существованииза колонной циркуляции и отсутствии конвекции (фиг.36) зона нарушения первоначального теплового поля охватывает весь интервал движения жидкости за колонной. Поскольку движение жидкости в самой скважине отсутствует, то применение перекрытия, как и в первом случае, не влияет на процесс формирования температуры. На всех кривых (2-4) интервал за колонного перетока отмечается полностью, наблюдается лишь изменение температуры во времени, Кривые 2 и 3 зарегистрированы соответственно через 0,5 и 1,5 ч после пуска . скважины, Сразу же после регистрации кривой 3 забой был открыт. Кривая 4 зарегистрирована через 3 ч после пуска скважины.

Изменения температуры выше и ниже перекрытия связаны только с кондуктивным теплопереносом в радиальном направлении, кривые 5 и 6 определяют характер установления температуры соответственно выше и ниже перекрытия, при этом хорошо заметны различия со случаем За.

Если заколонного перетока нет, а существует только гравитационная конвекция (фиг.3в), то в области выше перекрытия движение жидкости в скважине приводит практически сразу же после пуска к резкому изменению температуры, и температура в этой области становится равной пластовой.

Ниже перекрытия тепловое поле формируется эа счет кондуктивного теплопереноса в вертикальном направлении. Кривые 2 и 3 зарегистрированы через 0,5 и 1,5 ч после пуска скважины. После регистрации кривой

3 забой был открыт, что из-за наличия гравитации привело к более интенсивному теплообмену в этой области. Кривая 4 зарегистрирована через 3 ч после пуска скважины. Сравнение кривых 5и 6, характеризующих изменение температуры выше и ниже перекрытия, позволяет определить на173710В

<2

Фиг. i. личие в скважине только гравитационной конвекции.

При совместном проявлении эаколонной циркуляции и гравитационной конвекции нарушение температуры происходит во всем интервале действия этих процессов (фиг.3r). Кривые 2 и 3 получены соответственно через 0,5 и 1,5 ч после пуска скважины. После регистрации термограммы 3 забой был открыт. Кривая 4 зарегистрирована через 3 ч после пуска скважины. Различия в изменении температуры выше и ниже перекрытия {кривые 5 и 6) на фоне существования гравитационной конвекции определяют наличие эаколонного перетока.

Таким образом, предлагаемый способ определения заколонногодвижения позволяет повысить точность и эффективность определенияя п ричины нарушения температурного поля в эумпфе скважины и однозначно выявлять наличие эаколонного перетока. Для реализации способа необходимы высокочувствительные термометры со специальным устройством для перекрытия ствола, Формула изобретения

Способ определения заколонного движения жидкости при освоении скважины, 5 включающий регистрацию фоновой термограммы в простаивающей скважине, измерение изменения температуры в зумпфе после пуска скважины и определение заколонного движения жидкости по результатам

10 измерений, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения точности и эффективности способа, после регистрации фоновой термограммы перед пуском скважины производят перекрытие забоя ниже перфори15 рованного пласта в интервале возможного эаколонного движения жидкости, при этом измерение изменения температуры осуществляют ниже области перекрытия, после получения датчиком термометра сигнала из

20 заколонног0 пространства забой открывают и производят регистрацию температуры в зумпфе, по изменению которой ниже и выше области перекрытия судят о заколонном движении жидкости.

1.737108

Фиг.3