Способ определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины

Изобретение относится к области исследований нефтяных скважин, а именно к электрическим измерениям, проводимым для определения формы и размеров области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины, обеспечивает упрощение способа, возможность его применения в различных полевых условиях и реализацию точных измерений при малых размерах области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины. Сущность изобретения: способ включает подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и, по меньшей мере, к одному электроду. В качестве генератора электрических импульсов используют высоковольтный измеритель электрической емкости. Электрод устанавливают с заземлением на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя, прикладывают импульсное напряжение между устьем скважины и электродом, измеряют электрическую емкость в момент заполнения скважины, проводят ряд измерений емкости во время процесса заводнения и определяют по изменению емкости заводненной зоны во времени значения радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области исследований нефтяных скважин, а именно к электрическим измерениям, проводимым для определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

Предлагается новая методика измерения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины в реальном масштабе времени. Показывается возможность проведения подобных исследований при приложении единичного переменного электрического импульса напряжения к устью скважины.

Способ предоставляет возможность измерения радиуса области заводнения нефтяного пласта следующим образом:

- прикладывают периодическое напряжение между устьем скважины и электродом, заземленным на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя,

- измеряют электрическую емкость системы «скважина - заводненная область».

При изменении радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины изменяется электрическая емкость системы. Это и позволяет определять радиус области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины по измерениям емкости.

Уровень техники

В последние годы идея наблюдения за фронтом заводнения в реальном масштабе времени приобретает все большую актуальность в связи с обеднением нефтяных месторождений и использованием технологий вытеснения остаточной нефти при помощи закачивания воды в инжекторные скважины. Существует большое количество способов определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины (См. например, патенты US 6061634, 2000, US 6182013, 2001).

Наиболее близким аналогом изобретения (прототипом) является способ определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины, включающий подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и электроду, описанный в патенте [US 2003/0220750 А1, публ. 27.11.2003]. Авторы предлагают определять характерные параметры прискваженных неоднородностей по данным комбинированных акустических и электрических измерений внутри скважины. Недостатком указанного способа является то, что вероятность осуществления данного способа при размерах неоднородностей, превышающих 1 м, практически неосуществима. Кроме того, реализация способа по выбранному прототипу является трудоемким и энергозатратным процессом из-за сложности конструкции системы, использующейся для осуществления данного способа.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании простого, быстрого и эффективного способа определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого технического решения, заключается в простом техническом осуществлении способа, применении способа в различных полевых условиях и позволяет провести точные измерения при малых размерах области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что способ включает подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и по меньшей мере одному электроду, в качестве генератора электрических импульсов используют высоковольтный измеритель электрической емкости, установку электрода с заземлением на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя, прикладывание импульсного напряжения между устьем скважины и электродом, измерение электрической емкости в момент заполнения скважины, проведение ряда измерений емкости во время процесса заводнения и определение по изменению емкости заводненной зоны во времени значений радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени.

Кроме того, в качестве импульсного напряжения прикладывают переменное импульсное напряжение.

Кроме того, при использовании по меньшей мере двух электродов измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по меньшей мере двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

При проведении поиска по патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих всей совокупности предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию «новизна».

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 схематически представлена реализация предлагаемого способа:

1 - высоковольтный измеритель электрической емкости,

2 - заземленный электрод,

3 - нефтяная скважина,

4 - область заводнения нефтяного пласта,

на Фиг.2 схематически представлена реализация одного из вариантов предлагаемого способа с использованием 4 электродов:

1 - высоковольтный измеритель электрической емкости,

2 - заземленный электрод,

3 - нефтяная скважина,

4 - область заводнения нефтяного пласта.

Настоящее изобретение относится к способу определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины, включающего подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и по меньшей мере одному электроду, в качестве генератора электрических импульсов используют высоковольтный измеритель электрической емкости, установку электрода с заземлением на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя, прикладывание импульсного напряжения между устьем скважины и электродом, измерение электрической емкости в момент заполнения скважины, проведение ряда измерений емкости во время процесса заводнения и определение по изменению емкости заводненной зоны во времени значений радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени. В качестве импульсного напряжения прикладывают переменное импульсное напряжение. При использовании по меньшей мере двух электродов измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по меньшей мере по двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

Для оценки положения фронта можно предположить, что заводненная область нефтяного пласта в окрестностях скважины (область прискваженной неоднородности) представляет собой цилиндр. В этом случае простейшее измерение емкости позволяет оценить средний радиус этой зоны. Для получения более детальной информации об области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины используют по меньшей мере два электрода, оптимально по меньшей мере использовать четыре электрода таким образом, чтобы они образовывали систему лучей, расходящихся от устья скважины. В этом случае измерения емкости между каждым электродом и скважиной определяют положение фронта заводнения в направлении каждого из электродов, что позволяет определить форму зоны заводнения.

В случае, представленом на фиг.2, увеличение радиуса ΔR заводненной зоны нефтяного пласта в окрестностях скважины связано с изменением емкости ΔС системы простым соотношением

где - диэлектрическая проницаемость незаводненной породы, ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая постоянная).

Последовательность действий при применении данного способа следующая. Подключают высоковольтный измеритель электрической емкости 1 между заземленным электродом 2 и устьем скважины 3. Электрод 2 должен быть заземлен на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя. Высоковольтный измеритель электрической емкости может быть подключен к устью скважины путем опускания напрямую конца провода в скважину или присоединен к насососно-компрессорной трубе в случае выполнения скважины обсадной. Далее прикладывают переменный импульс напряжения между устьем скважины 3 и электродом 2, измеряют электрическую емкость системы до начала процесса заводнения (в момент, когда вода заполняет только скважину). Далее проводят ряд измерений емкости во время процесса заводнения и по изменению емкости заводненной зоны во времени определяют значения радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени, используя формулу (1).

При использовании по меньшей мере двух электродов, наиболее оптимально четырех электродов, измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по меньшей мере по двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

Увеличение размера области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины в направлении по меньшей мере двух электродов (см. фиг.2) также может быть оценено по вышеприведенной методике со следующими корректировками.

В данном случае могут быть использованы несколько измерителей емкости, подключенных между устьем скважины и различными электродами. Такая схема позволяет определять увеличение области заводнения в направлении каждого из электродов, т.е. восстанавливать геометрию области заводнения.

Предложение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку его осуществление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.

1. Способ определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины, включающий подключение генератора электрических импульсов к устью скважины и, по меньшей мере, к одному электроду, отличающийся тем, что в качестве генератора электрических импульсов используют высоковольтный измеритель электрической емкости, электрод устанавливают с заземлением на расстоянии от скважины, достаточном, чтобы избежать электрического пробоя, прикладывают импульсное напряжение между устьем скважины и электродом, измеряют электрическую емкость в момент заполнения скважины, проводят ряд измерений емкости во время процесса заводнения и по изменению емкости заводненной зоны во времени определяют значения радиуса области заводнения нефтяного пласта в реальном масштабе времени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве импульсного напряжения прикладывают переменное импульсное напряжение.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании, по меньшей мере, двух электродов измеряют радиус области заводнения нефтяного пласта по, меньшей мере, двум направлениям и определяют форму области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.